JP3962863B2 - トナー容器の回転軸のシール方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機(たとえばPPC)やプリンター(例えばLBP)などの現像装置において粉体状のトナーを収容したトナー容器において、トナーが、前記容器を貫通して設けられた回転軸の装着部(軸孔)から漏れることを防止するためのシール方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、粉体や流体を封入するためのシール構造に使用されるシール材としては、アクリルゴムまたはニトリルゴムなどのゴム製で、外環部に金属製の補強環を有し、内環部に回転軸の外面に摺接するシールリップを形成してなり、日本工業規格にも規定されているオイルシールが一般的に知られており、前記シールリップを回転軸に接触させた状態で前記外環部を前記トナー容器や変速機などの容器を貫通する軸孔内に保持して取り付けられている(非特許文献1参照。)。また、本出願人は、複写機やプリンターのトナー回りの周辺機器、例えばトナー容器などの粉体取扱器の軸封装置として、PTFEまたは充填材入りPTFEなどのフッ素系樹脂製のリップシールを組み込んだ合成樹脂製のブラケットを、本体ケースの側面部に形成した開口内に、前記リップシールのリップ部が回転軸に面接触状態で摺接した状態で取り付けてなる軸封装置を提案している(特許文献1参照。)。更に本出願人は、円筒状またはリング状の合成樹脂製支持リングの軸孔の内周側に、先端部に回転軸に摺接するリップ部を有するPTFE系樹脂で円板状に形成したシール体の外周部の基部をインサート成形にて一体化してなる軸受兼用シール装置を提案している(特許文献2参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−50287号公報
【特許文献2】
特開2002−323139号公報
【非特許文献1】
財団法人日本規格協会、JIS B2402−1996
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ゴム製のオイルシールの場合には、金属製の補強環を有する外環部を容器を貫通して形成された軸孔内に保持して取り付けられるものであるため、オイルシールの外環部と容器の軸孔内面との間に隙間があると該隙間から容器内の粉体や流体の漏れが発生するおそれがあるため、容器の軸孔部分に高度な寸法精度が要求される。また、無潤滑の状態、即ち摺動部分のシールリップ部にグリスなどの潤滑剤を塗布しないで使用する場合には、ゴムの摩擦係数が高いことから、軸回転時のトルクが上がることを抑制するために、シールリップにおける軸との抱き代(シールリップの内径と軸径との差)が小さく設計されている。このため、軸に振れがあったり軸の真円度が悪いとシールリップと軸との間に隙間ができ、粉体や流体が漏れやすくなることから、回転軸の軸寸法にも高度な寸法精度が要求される。しかも、このゴム製オイルシールの場合、前記のような摩擦係数が大きいことから、グリスを使用しないで無潤滑で使用する場合には、シールリップが摺接する部分には摩擦摩耗対策のために摺動グレード材質の軸が使用されるためコストアップになる。シールリップにグリスなどの潤滑剤を塗布すれば、軸回転時のトルクの上昇が抑制されるため、シールリップにおける軸との抱き代は前記無潤滑の場合のように小さくする必要はなく、粉体や流体の漏れは起こり難くなるものの、グリスなどの潤滑剤使用によりコストアップになることに加えて、例えば複写機やプリンターのトナー容器の場合には、グリスが画像に悪影響を及ぼすという欠点がある。また、本出願人が提案した前記軸封装置や軸受兼用シール装置にあっては、シール材として摩擦係数の小さなPTFE系樹脂などのフッ素系樹脂を使用しており、軸回転時のトルクの上昇は抑制されることから、シール材のリップ部を回転軸に面接触させることができ、前記オイルシールのようなシールリップと回転軸との間からの粉体や流体の漏れの問題は大幅に改善され、従って回転軸の軸寸法にもそれほど高度な寸法精度は要求されない。しかし、この場合にもシール材は合成樹脂製のブラケットや支持リングにて容器の軸孔内に保持されているため、該ブラケットや支持リングと容器の軸孔との間に隙間があると、やはり流体の漏れが発生するおそれがあり、前記ブラケットや支持リングおよび容器の軸孔部分には高度な寸法精度が要求される。しかも、上記したオイルシールや軸封装置および軸受兼用シール装置は、容器に保持される外環部やブラケット、支持リングの内周側に回転軸に摺接するリップ部が形成された比較的複雑な構造を有するため、製造コストも高くつくという問題もある。
【0005】
本発明は、上記のような従来技術における回転軸のシール構造が有する問題点に鑑み、容器の軸孔部分や回転軸の軸寸法などに高度な寸法精度を要求されることなく、またシール材が簡単な構造で安価に製造可能であり、しかも容器内に収容されたトナーの漏れを確実に防止しうるトナー容器の回転軸のシール方法を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明に係る回転軸のシール方法は、トナーを収容する容器に形成された軸孔と該軸孔に挿着された回転軸との間をシールするためのシール方法であって、無潤滑状態で炭素鋼と摺動させた時の摩擦係数が0.5以下のプラスチックまたはゴムからなり、中央部に円孔が形成され、前記回転軸の軸径より小さく且つ前記回転軸の軸径の0.5倍以上の内径を有し、前記円孔部分に前記回転軸を挿通したときに内周部が該回転軸に密に外接するとともに該内周部から外周部に向かって拡径したラッパ状に変形し、変形後の外径が前記容器の軸孔の孔径よりも大きく且つ前記容器の軸孔の孔径の1.3倍以下になるような大きさに設定され、厚さが前記回転軸の軸径の0.5倍以下である円板状のシール材を、前記回転軸に挿着してラッパ状に変形させた後、前記回転軸とともに前記容器の軸孔内に圧入するか、または、前記円板状のシール材を予めラッパ状に変形させた状態で前記容器の軸孔内に圧入、装着した後、前記軸孔内に装着されたラッパ状のシール材に前記回転軸を挿入することにより、前記回転軸外面と軸孔内面との 間に、内周部が前記回転軸に密に外接し外周部が前記軸孔に密に内接した状態でラッパ状のシール材を装着することを特徴とするものである。なお、本発明において、前記シール材の摩擦係数とは、ピンオンディスク摩擦摩耗試験機により測定した値である。また、前記炭素鋼とは、JIS G0203に規定されるものであり、本発明で使用した炭素鋼はS45Cである。
【0007】
前記のような本発明に係る回転軸のシール方法によれば、容器の軸孔内面と回転軸外面との間に装着された摩擦係数が0.5以下の低摩擦係数のプラスチックまたはゴムからなるラッパ状のシール材の内周部が前記回転軸に密に外接するとともに該ラッパ状シール材の外周部が前記軸孔に密に内接した状態で、前記ラッパ状シール材の内周部と回転軸外面との間もしくは該ラッパ状シール材の外周部と容器の軸孔内面との間またはその両方で摺動する。このとき、回転軸と容器の軸孔内面との間に装着されたシール材は、回転軸への挿着前は円板状で、その内径が回転軸の軸径よりも小さいため、回転軸を挿着した状態では、該シール材は内周部が押し広げられるとともにラッパ状に変形されている。そのため、回転軸には押し広げられたシール材の内周部が変形前の状態に縮もうとする力が常に加わり、シール材の内周部が回転軸との間に隙間ができないように回転軸を包持してシールする。これにより、シール材と回転軸との間からのトナーの漏れが防止される。また、前記シール材は摩擦係数の小さな材料からなることから、従来のゴム製オイルシールに比べて軸回転時のトルクの大幅な上昇は抑制され、回転軸との抱き代をことさら小さくする必要がなく、従って回転軸の軸寸法に高度な寸法精度は要求されず、また軸の摩擦係数も特に限定されず、コストの高い摺動グレードの材料を使用する必要がない。また、前記シール材の内周部が押し広げられてラッパ状に変形すると、これによりシール材の外周部も変形し、且つ該外周部には常に外側に押し広げようとする力が働く。しかも、このようにラッパ状に変形した後のシール材の外径は容器に形成された軸孔の外径よりも大きくなるように設定されていることから、このラッパ状に変形したシール材を前記軸孔に圧入、装着すると、シール材の外周部が該軸孔の内面に沿って変形して該内面に密接してシールし、トナーの漏れが防止される。
【0008】
前記シール材の内径は、前記回転軸の軸径の0.5倍以上であり、前記回転軸に挿着してラッパ状に変形した後のシール材の外径は、前記容器の軸孔の孔径の1.3倍以下であり、また前記シール材の厚さは、前記回転軸の軸径の0.5倍以下であることが、該シール材の内周部および外周部が回転軸および軸孔内面により確実に密接してトナーの漏れを確実に防止できることから好ましい。
【0009】
また、前記シール材がフッ素系樹脂からなるものは、フッ素系樹脂は適度な柔軟性と形状の記憶性との機能を合わせ持つことから、回転軸及び容器の軸孔の形状に沿ってシール材が変形しやすく、且つその形状を保持することができ、シール材の内周部および外周部が回転軸および軸孔内面に密接してトナーの漏れをより確実に防止することができることから好ましい。更に、前記フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)系樹脂を用いることがより好ましい。
【0010】
上記のような本発明に係る回転軸のシール方法は、複写機またはプリンターのトナー容器に好適に使用され、該トナー容器の攪拌軸などの回転軸部分を確実にシールしてトナー容器からのトナーの漏れを防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1〜図3は、本発明に係る回転軸のシール方法の一実施形態を示すものであり、図1はシール材1の円孔11に回転軸2を挿入する直前の状態を示し、図2は回転軸2を挿着してラッパ状に変形したシール材1を回転軸2とともに容器3に形成された軸孔31内に圧入する直前の状態を示し、更に図3は、回転軸2がシール材1とともに容器3の軸孔31内に装着された状態を示すものである。
【0012】
シール材1は、中央部に円孔11が形成された円板状で、いわゆる平ワッシャー状に形成されている。シール材1に形成された円孔11の孔径、即ち変形前のシール材1の内径d1は回転軸2の軸径D1より小さく設定されている。これにより、シール材1に回転軸2を挿着したときにシール材1の内周部1aが押し広げられるとともに、シール材1は図2に示すようにラッパ状に変形する。また、シール材1の幅wは、ラッパ状に変形したシール材1の外径d2が、容器3の軸孔31の軸径D2よりも大きくなるように設定されている。
【0013】
図例の回転軸2は、プリンターなどのトナー容器の攪拌羽根の回転軸であり、容器3の軸孔31内に挿入される軸部21の挿入方向後部に、軸孔31の軸径D2より僅かに小径で軸孔31内に挿入されて軸孔31内面に摺接する大径部22が形成され、該大径部22の後端部には軸孔31の開口縁外に位置するフランジ部23が形成されている。なお、回転軸2の軸部21の先端側には図示しない攪拌羽根が装着される。また容器3をプリンターなどに装着した状態では、フランジ部23側にモータなどの駆動源に連結された図示しない駆動軸が挿着される。
【0014】
また、容器3は、その側面部32から外方に円筒状に突出形成した軸受筒33内面に、軸方向に所定の長さを有する軸孔31が形成されている。
【0015】
そして、本シール方法においては、図2に示すように、シール材1の円孔11に回転軸2の軸部21を挿通し、内周部1aが回転軸2の軸部21に密に外接し且つ内周部1aから外周部1bに向かって拡径したラッパ状に変形させた状態でシール材1を回転軸2に挿着した後、図3に示すように、容器3に形成された軸孔31内に回転軸2とともにシール材1を圧入することで、内周部aが回転軸2の軸部21に密に外接し外周部1bが軸孔31の内面に密に内接した状態でラッパ状のシール材1が装着される。
【0016】
前記変形前のシール材1の内径d1は、回転軸2の軸径D1よりも小さいが、これは、シール材1の内径d1が回転軸2の軸径D1よりも大きい場合には、シール材1と回転軸2との間に隙間が出来てシールすることができず、且つ回転軸2をシール材1の円孔11内に挿着した場合にシール材1をラッパ状に変形させることができないからである。更に、変形前のシール材1の内径d1は、回転軸2の軸径D1の0.5倍以上であることが好ましい。シール材1の内径d1が前記の範囲より更に小さい場合には、シール材1に回転軸2を挿着した時にシール材1の内周部1aが大きく変形し、回転軸2を締め付ける力は増大するものの、内周部1aの大変形に伴いシール材1の外周部1bも大きく変形してしまい、シール材1を軸孔3内に圧入して挿着した時に軸孔31内面とシール材1の外周部1bとの間の隙間から容器3内に収容したトナーが漏れるおそれがあるうえに、シール材1が回転軸2を締め付ける力が大きくなりすぎると回転軸2の軸回転トルクも大幅に上昇するので好ましくない。シール材1の内径d1の大きさを前記の範囲とすることで、回転軸2によりシール材1の内周部1aが押し拡げられて回転軸2に沿って変形して密接するとともに、シール材1全体がラッパ状に変形する。これにより、回転軸2にシール材1の内周部1aが縮もうとする力が常に加わってシール材1の内周部1aと回転軸2との間に隙間ができないようにシール材1が回転軸2を包持してシールすることができ、シール材1と回転軸2との間からのトナーの漏れが確実に防止される。
【0017】
また、回転軸2を挿着してラッパ状に変形した後のシール材1の外径d2は、容器3の軸孔31の孔径D2よりも大きく設定されるのである。ラッパ状に変形後のシール材1の外径d2が前記の範囲よりも小さな場合にはシール材1の外周部と該軸孔31との間に隙間が出来てシールすることができない。更に、ラッパ状に変形した後のシール材1の外径d2は、軸孔31の内径D2の1.3倍以下であることが好ましい。ラッパ状に変形後のシール材1の外径d2が前記の範囲より更に大きい場合には、軸孔31に圧入した時にシール材1の外周部1bが波打つように変形してしまい、隙間からトナーが漏れてしまうことから好ましくない。変形後のシール材1の外周部の外径d2を前記の範囲とすることで、ラッパ状に変形したシール材1を回転軸2とともに容器3に形成された軸孔31に圧入した時にシール材1の外周部が軸孔31の内面に沿って変形して該内面に密接してシールすることができ、シール材1と軸孔31内面との間からのトナーの漏れが確実に防止される。
【0018】
更に、シール材1の厚さtは、回転軸2の軸径D1の0.5倍以下であることが好ましい。シール材1の厚さtが前記の範囲より大きい場合には、軸孔31内に圧入して装着した時にシール材1の外周部1bが軸孔31内面の形状に沿わなくなり、微妙に波うった隙間から漏れが発生するおそれがある。
【0019】
また、前記回転軸2の軸径D1と容器3の軸孔31の孔径D2との大きさ関係は、(D2/D1)の値が1.03〜2.5の範囲であることが好ましい。(D2/D1)の値が前記の範囲より小さな場合には、回転軸2と軸孔31との隙間が狭すぎてシール材1をラッパ状に変形させることが困難となる。また、(D2/D1)の値が前記の範囲より大きな場合には、回転軸2と軸孔31との隙間が広すぎて軸孔31内面へのシール材1の密接力が弱くなり、軸孔31内面で漏れが発生するおそれがある。
【0020】
シール材1は、無潤滑状態で炭素鋼と摺動させた時の摩擦係数が0.5以下のプラスチックまたはゴムから作製される。シール材1の摩擦係数が前記の範囲より大きい場合には、回転軸2の軸回転トルクが上昇するため、シール材1と回転軸2との抱き代を小さくし、且つシール材1と回転軸2との間に隙間ができたり軸が振れたりしないように回転軸2の軸寸法に高度な寸法精度が要求されたり、あるいはグリスなどの潤滑剤を使用したり、更には回転軸2の回転時のトルクの上昇を防止するためにコストの高い摺動グレードの軸材料を使用する必要があるので好ましくない。
【0021】
前記のような低摩擦係数のプラスチックまたはゴムとしては、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、熱可塑性エラストマー、クロロプレンゴムなどが挙げられる。また、これらのプラスチックやゴムは充填材入りであってもよい。
【0022】
前記フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、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(FEP)、テトラフルオロイチレン−エチレン共重合体(ETFE)などが挙げられる。前記PTFEの具体例としては、スターライト工業株式会社の「♯31612AX」、三井・デュポンフロロケミカル株式会社の「テフロン」、旭硝子株式会社の「フルオン」、ダイキン工業株式会社の「ポリフロン」などが挙げられる。前記PFAの具体例としては、三井・デュポンフロロケミカル株式会社の「テフロン」、旭硝子株式会社の「アフロンPFA」、ダイキン工業株式会社の「ネオフロン」などが挙げられる。前記FEPの具体例としては、三井・デュポンフロロケミカル株式会社の「テフロン」、ダイキン工業株式会社の「ネオフロン」などが挙げられる。前記ETFEの具体例としては、三井・デュポンフロロケミカル株式会社の「テフゼル」、旭硝子株式会社の「アフロンCOP」などが挙げられる。また、前記ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などが挙げられる。前記PPの具体例としては、株式会社グランドポリマーの「グランドポリプロ」、サンアロマー株式会社の「サンアロマー」、住友化学工業株式会社の「住友ノープレン」、チッソ株式会社の「チッソポリプロ」、日本ポリケム株式会社の「ノバテックPP」などが挙げられる。前記PEの具体例としては、旭化成工業株式会社の「サンテック−HD」、同「サンテック−LD」、宇部興産株式会社の「UBEポリエチレン」、出光石油化学株式会社の「IDEMITSU HD」、京葉ポリエチレン株式会社の「KEIYOポリエチ」、東ソー株式会社の「ニポロンハード」、同「ペトロセン」、日本ポリオレフィン株式会社の「ジェイレックス HD」、同「ジェイレックス LD」、日本ポリケム株式会社の「ノバテック」、三井化学株式会社の「ハイゼックス」、同「ハイゼックスミリオン」、同「ミラソン」、住友化学工業株式会社の「スミカセン」、日本ユニカー株式会社の「UNCポリエチレン」などが挙げられる。また、前記熱可塑性エラストマーとしては、例えば熱可塑性ポリエーテル−エステルエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマーが挙げられる。前記熱可塑性ポリエーテル−エステルエラストマーの具体例としては、東レ・デュポン株式会社の「ハイトレル」などが挙げられ、また熱可塑性ポリエステルエラストマーの具体例としては、東洋紡績株式会社の「ペルプレン」などが挙げられる。更に、クロロプレンゴムの具体例としては、デュポン株式会社の「ネオプレン」が挙げられる。
【0023】
前記のような低摩擦係数のプラスチックおよびゴムのなかでも、本発明のシール材には、フッ素系樹脂を用いることが好ましい。このフッ素系樹脂により本発明のシール材を作製した場合には、柔軟性と形状の記憶性との機能を併せ持つため、シール材が回転軸および容器の軸孔内面の形状に沿うように変形しやすく、しかもその形状が良好に保持され、このような形状変化に伴い発生する応力および変形した際の形状記憶性能が両立した状態でシール材として機能し、漏れを確実に防止する。このような観点から、前記フッ素系樹脂のなかでも、PTFE系樹脂が特に好ましい。
【0024】
また、前記のようなプラスチックまたはゴムに含まれる充填材としては、シール材が摺接する回転軸や容器の軸孔内面の材質に応じて、ガラスファイバー、カーボンファイバー、グラファイト粉末、MoS2、耐熱性高分子などを単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0025】
前記PTFE系樹脂のようなフッ素系樹脂製シール材は、粉末状または顆粒状のフッ素系樹脂材料を円筒状に圧縮・加熱成形し、それを所定の厚さにスライスすることで作製することができる。更に、本発明者の検討の結果によれば、前記のようなスライスしたシール材を研磨して回転軸2および軸孔31内面に接するシール材の内周部1aおよび外周部1bのコーナー部を少し丸めることでシール性能が向上することも分かっている。
【0026】
また、本発明においては、シール材1として前記のような低摩擦係数の材料を用いることから回転軸2や容器3の軸孔31内面の材質には特に限定はなく、各種の合成樹脂や金属などが使用できる。例えば、回転軸2の材質としては、ポリアセタール(POM)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリアミド(PA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの合成樹脂、S45Cなどの炭素鋼、SCM、SUSなどの合金鋼またはそれらの鋼にニッケル、亜鉛などをメッキしたもの、更にはアルミ合金などの金属を使用することができる。また、容器3の材質としては、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリルスチレンブタジエン共重合体(ABS)、ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などの合成樹脂、S45Cなどの炭素鋼、SCM、SUSなどの合金鋼またはそれらの鋼にニッケル、亜鉛などをメッキしたもの、更にはアルミ合金などの金属を使用することができる。
【0027】
また、本発明に係る回転軸のシール方法における回転軸2や容器3及びその軸孔31の形状、構造は、図例のものに限定されるものではなく、ラッパ状に変形したシール材1を装着可能な所定の長さを有する軸孔内に回転軸が回転自在に挿着される構造のものであれば、本発明のシール方法を適用可能である。更に、例えば図4(a)に示すように、シール材1に挿着する回転軸2における軸部21に、シール材1への挿入時のスペーサーとなるリング24を外嵌したり、また図4(b)に示すように軸部21にスペーサーとなる段部25を形成しておくことで、シール材1を回転軸2の所定の位置に正確に装着することが可能となる。
【0028】
図5は、本発明に係るシール方法の他の実施形態を示すものであり、円板状のシール材1を予めラッパ状に変形させて容器3の軸孔31へ装着した後、回転軸2を軸孔に挿入するものである。この場合は、先ず、図5(a)に示すように、シール材1の円孔11内に、回転軸2とほぼ同径の軸径を有する軸状の治具4を挿入して、円板状のシール材1を予めラッパ状に変形させる。このとき、治具4として先端部4aが図例の如く先細形状のものを用いることで、シール材1への挿入および変形操作が容易となる。次ぎに、前記のように治具4を挿入してラッパ状の変形させたシール材1を、図5(b)に示すように治具4を挿入したままの状態で容器3の軸孔31内に圧入、装着する。そして、図5(c)に示すように、ラッパ状に変形したシール材1のみを軸孔31内に残して治具4を引き抜く。しかる後、図5(d)に示すように、軸孔31内のシール材1に回転軸2を挿入する。こうして、回転軸2の外面と軸孔31の内面との間に、内周部が回転軸2外面に密に外接し、外周部が軸孔31内面に密に密接した状態でラッパ状のシール材1が装着されたシール構造となる。本実施形態の場合にも、シール材1、回転軸2、容器3(軸孔31)の各部の寸法や材料は先に図1〜3のシール構造について説明したものと同様である。また、この場合の装着後のシール材1による作用も同様である。そして、本実施形態の場合には、治具4を用いて円板状のシール材1を予めラッパ状に変形させたうえで軸孔31や回転軸に装着するものであることから、全体の作業工程は増える。しかし、シール材1へ回転軸2を挿入することでシール材1をラッパ状に変形させる場合には、回転軸2の形状、構造によってはシール材1への回転軸2の挿入や軸孔31への圧入、装着が困難な場合があるが、そのような場合にも、治具4を用いて作業を行うことで、シール材1の変形や軸孔31内への装着作業が容易となるというメリットがある。
【0029】
【実施例】
充填材入りPTFE(スターライト株式会社製「♯31612AX」、ピンオンディスク摩擦摩耗試験機により測定した無潤滑状態で炭素鋼(S45C)と摺動させた時の摩擦係数0.25)により、下記表1に示す大きさのシール材を作製し、これらを図5に概略を示す市販のレーザービームプリンター(A4、16枚/分機)のトナー容器103の攪拌羽根104を回動自在に支持する回転軸102に挿着してラッパ状に変形させ、変形後のシール材101を回転軸102とともにトナー容器103側面の軸孔131に圧入、装着して、トナー容器103からのトナー漏れの有無を調べた。なお、図中、符号105で示すものは攪拌羽根104他端側の軸孔132を閉止するキャップ、符号Tで示すものはトナー容器103に収容されたトナーである。また、トナー容器103はHIPS製で、このトナー容器103に形成された軸孔131の孔径(φ)は14.4mm、また回転軸102はPOM製で、その軸径(φ)は10.2mmである。また、トナーの漏れは、シール材101を装着した回転軸102をトナー容器103に取り付け、前記攪拌軸102を実機での運転状態で回転させた後(1サイクル:5秒間回転−5秒間停止、1万5千サイクル)、回転軸102をシール材101とともにトナー容器103から取り外し、シール材101より外部へのトナーの漏れを目視で観察した。回転軸102に挿着してラッパ状に変形後のシール材101の寸法およびトナー漏れの評価結果を表1に併せて示す。
【0030】
【表1】
【0031】
表1の結果から明らかなように、本発明のシール方法により、トナー容器の回転軸部分からのトナー漏れを確実に防止することができた。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る回転軸のシール方法によれば、回転軸と容器の軸孔内面との間に装着されるシール材は、回転軸への挿着前の内径が回転軸の軸径よりも小さいため、回転軸を挿着した状態では、該シール材は内周部が押し広げられるとともにラッパ状に変形されており、シール材の内周部が回転軸との間に隙間ができないように回転軸を包持してシールし、シール材と回転軸との間からのトナーの漏れが防止される。また、前記シール材は摩擦係数の小さな材料からなることから、従来のゴム製オイルシールに比べて軸回転時のトルクの大幅な上昇は抑制され、回転軸との抱き代をことさら小さくする必要がなく、従って回転軸の軸寸法に高度な寸法精度は要求されず、また軸の摩擦係数も特に限定されず、コストの高い摺動グレードの材料を使用する必要がない。また、前記シール材の内周部が押し広げられてラッパ状に変形すると、これによりシール材の外周部も変形し、且つ該外周部には常に外側に押し広げようとする力が働き、しかもこのようにラッパ状に変形した後のシール材の外径は容器に形成された軸孔の外径よりも大きくなるように設定されていることから、このラッパ状に変形したシール材を前記軸孔に圧入すると、シール材の外周部が該軸孔の内面に沿って変形して該内面に密接してシールする。従って、本発明においては、軸孔の寸法精度が多少悪い場合にも、従来のオイルシールにおける外環部あるいは本出願人が先に提案している軸封装置におけるブラケットやシール装置における支持リングのように容器に形成された軸孔の内面との間に隙間ができるおそれもないことから、前記軸孔に高度な寸法精度は要求されない。
【0033】
前記シール材の内径を前記回転軸の軸径の0.5倍以上とし、前記回転軸に挿着してラッパ状に変形した後のシール材の外径を前記容器の軸孔の孔径の1.3倍以下とし、更に前記シール材の厚さを前記回転軸の軸径の0.5倍以下とすると、シール材の内周部および外周部が回転軸および軸孔内面に対してより確実に密接してトナーの漏れを確実に防止できる。
【0034】
また、前記シール材がフッ素系樹脂、特にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)系樹脂からなるものは、適度な柔軟性と形状の記憶性との機能を合わせ持つことから、回転軸及び容器の軸孔の形状に沿ってシール材が変形しやすく、且つその形状を保持することができ、シール材の内周部および外周部が回転軸および軸孔内面に密接してトナーの漏れをより確実に防止することができる。
【0035】
本発明に係る回転軸のシール方法は、複写機またはプリンターのトナー容器に好適に使用され、該トナー容器の攪拌軸などの回転軸部分を確実にシールしてトナー容器からのトナーの漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シール材の円孔に回転軸を挿入する直前の状態を示す側断面図。
【図2】回転軸を挿着してラッパ状に変形したシール材を回転軸とともに容器に形成された軸孔内に圧入する直前の状態を示す側断面図。
【図3】回転軸がシール材とともに容器の軸孔内に装着された状態を示す側断面図。
【図4】(a)および(b)は、いずれも本発明のシール方法の他の実施形態を示す側断面図。
【図5】本発明のシール方法の他実施例を示すものであり、(a)は円板状のシール材を治具を用いてラッパ状に変形させる様子を示す側断面図、(b)はラッパ状に変形させたシール材を容器の軸孔内に圧入、装着した状態を示す側断面図、(c)は治具を引き抜いた状態を示す側断面図、(d)はシール材に回転軸を挿入して回転軸がシール材とともに容器の軸孔内に装着された状態を示す側断面図である。
【図6】実施例に用いたトナー容器の概略断面図。
【符号の説明】
1:シール材、1a:シール材の内周部、1b:シール材の外周部、2:回転軸、3:容器、4:治具、4a:治具の先端部、11:シール材の円孔、21:回転軸の軸部、22:回転軸の大径部、23:回転軸のフランジ部、31:容器の軸孔、:32:容器の側面部、33:容器の軸受筒、101:シール材、102:回転軸、103:トナー容器、104:攪拌羽根、105:キャップ、131:軸孔、132:軸孔、T:トナー。
Claims (3)
- トナーを収容する容器に形成された軸孔と該軸孔に挿着された回転軸との間をシールするためのシール方法であって、無潤滑状態で炭素鋼と摺動させた時の摩擦係数が0.5以下のプラスチックまたはゴムからなり、中央部に円孔が形成され、前記回転軸の軸径より小さく且つ前記回転軸の軸径の0.5倍以上の内径を有し、前記円孔部分に前記回転軸を挿通したときに内周部が該回転軸に密に外接するとともに該内周部から外周部に向かって拡径したラッパ状に変形し、変形後の外径が前記容器の軸孔の孔径よりも大きく且つ前記容器の軸孔の孔径の1.3倍以下になるような大きさに設定され、厚さが前記回転軸の軸径の0.5倍以下である円板状のシール材を、前記回転軸に挿着してラッパ状に変形させた後、前記回転軸とともに前記容器の軸孔内に圧入するか、または、前記円板状のシール材を予めラッパ状に変形させた状態で前記容器の軸孔内に圧入、装着した後、前記軸孔内に装着されたラッパ状のシール材に前記回転軸を挿入することにより、前記回転軸外面と軸孔内面との間に、内周部が前記回転軸に密に外接し外周部が前記軸孔に密に内接した状態でラッパ状のシール材を装着することを特徴とする、複写機またはプリンターのトナー容器の回転軸のシール方法。
- 前記シール材がフッ素系樹脂からなる請求項1に記載の回転軸のシール方法。
- 前記シール材がポリテトラフルオロエチレン(PTFE)系樹脂からなる請求項2記載の回転軸のシール方法。
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