JP2000320684A - シール摺動部材用樹脂組成物及びこれを用いたシール摺動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール機能を維持しつつ、生産性及び経済性
を向上させることができるシール摺動部材用樹脂組成物
及びこれを用いたシール摺動部材の提供を目的とするも
のである。 【解決手段】 軸部及び軸受部２のどちらか一方と、そ
の摺動部分に粉状異物が侵入するのを防止する環状のリ
ップ部３とを有する軸受用のシール摺動部材１であっ
て、それらが熱可塑性エラストマーにグリースを分散含
有させた樹脂組成物で一体に形成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリなどの現像部、特にトナーなどの微粉
体と接触する部位への使用に好適な軸受及び回転軸用の
シール摺動部材及びこれに用いる樹脂組成物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】上記複写機等の現像部におけるトナー等
と接触する部位には、従来、図７に示すようなシール機
能付軸受１０１や、図８に示すようなシール機能付回転
軸１１１などのシール摺動部材が使用され、現像部から
トナーが漏洩しない構成を採っている。

【０００３】かかるシール機能付軸受１０１は、回転軸
を支承する軸受部１０２と、軸受部１０２の外周に装着
されるゴム製のＯリング１０３と、軸受部１０２の支承
面の一端側に配設されるゴムシール１０４とからなる。
このＯリング１０３は当該シール機能付軸受１０１の外
周からトナーが漏れることを防止し、ゴムシール１０４
はその環状リップ部１０５によりシール機能付軸受１０
１と回転軸との間からトナーが漏れることを防止してい
る。なお、軸受部１０２には自己潤滑性を有するポリア
セタールなどが使用され、Ｏリング１０３及びゴムシー
ル１０４にはニトリルゴム、フッ素ゴムなどが使用され
ている。

【０００４】またシール機能付回転軸１１１は、円柱状
の軸部１１２と、この軸部１１２に嵌合する中空短円柱
状のシール部１１３とからなる。このシール部１１３は
軸部１１２が支承されるハウジング１１４に当接し、ト
ナーが漏れることを防止している。なお、軸部１１２に
は金属、樹脂などが使用され、シール部１１３にはウレ
タン樹脂製等の発泡体が使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシール摺動
部材であるシール機能付軸受１０１及びシール機能付回
転軸１１１にあっては以下に示す不都合がある。すなわ
ち、 （１）上記シール機能付軸受１０１は、そのトナーをシ
ールする機能及び軸受としての機能は満足すべきもので
あるが、軸受部１０２、Ｏリング１０３及びゴムシール
１０４からなる複数の部品を組合せた構成をとっている
ため、当該シール機能付軸受１０１の組立には時間と手
間を必要とする。また、それらの部品には高価なもの
（特にゴムシール１０４）を含むことからも、製品全体
としてコストアップは不可避である。

【０００６】（２）シール機能付回転軸１１１も、同様
に、軸部１１２とシール部１１３とを組合せた構成であ
るため、組立が困難であり、かつ、コストアップを招い
ている。

【０００７】（３）かかる組立の困難性を回避すべく、
シール機能付軸受１０１をゴムシール１０４に使用する
ゴム素材で一体成形し、軸受部１０２とは別体のゴムシ
ール１０４やＯリング１０３をなくしたシール機能付軸
受も開発されているが、製造が困難で、コストアップを
招くという問題を有している。そのため、当該シール機
能付軸受を構成するゴム素材の変更や製造方法の改善が
図られたが、その改善も構造上の限界から満足できるも
のではなく、逆に、シール機能を低下させるといった問
題が生じている。

【０００８】本発明はこれらの不都合に鑑みてなされた
ものであり、シール機能を維持しつつ、生産性及び経済
性を向上させることができるシール摺動部材用樹脂組成
物及びこれを用いたシール摺動部材の提供を目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた発明は、熱可塑性エラストマーにグリースを
分散含有させたシール摺動部材用樹脂組成物である。グ
リースは、一般的に、合成油、鉱物油などの基油と、ス
テアリン酸塩、ウレア化合物などの粘稠剤とから構成さ
れており、粘稠剤が基油を保持して半固体状態になって
いる。従って、当該樹脂組成物に含有されたグリースは
粘稠剤が基油を取り込んだ形で分散するため、当該樹脂
組成物から基油が噴き出ることを抑制し、長期間安定し
た摩擦抵抗及び摩耗の低減機能が発揮できる。

【００１０】従って、当該樹脂組成物を用い、軸部及び
軸受部のどちらか一方と、その摺動部分にトナー等の粉
状異物が侵入することを防止する環状のリップ部とを有
するシール摺動部材を一体に形成すると、摺動部分の摩
擦抵抗及び摩耗を長期間安定して低減させることができ
る。

【００１１】上記グリースの含有率は、２重量％以上２
０重量％以下が好ましい。これは、グリースの含有率が
２重量％より小さいと、上述のような摩擦抵抗及び摩耗
の低減機能が十分に発揮できず、逆に、上記含有率が２
０重量％を超えると、当該樹脂組成物の製造において、
押出機等による混練が困難になることからである。

【００１２】上記グリースは、炭化水素油を基油とし、
ステアリン酸リチウム塩を粘稠剤とするとよい。基油に
炭化水素油を用いるのは、摺動部分に滲み出しても、熱
可塑性エラストマーや周辺部品に悪影響を及ぼしにくい
からである。また、粘稠剤にステアリン酸リチウム塩を
用いると、グリースが分子構造上、極性、水素結合など
の相互作用を受けやすく、その結果、基油を材料中に安
定して保持でき、摩擦抵抗及び摩耗の低減機能の安定化
及び長期間化を促進することができる。

【００１３】上記熱可塑性エラストマーは、ＪＩＳ−Ａ
硬度で８０以上９０以下のものが好ましい。これは、熱
可塑性エラストマーのＪＩＳ−Ａ硬度が上記範囲より小
さいと、金型等からの取り出し時に変形が生じる等、生
産性が低減し、逆に、ＪＩＳ−Ａ硬度が上記範囲を超え
ると、摺動個所での接触力が大きく、摩擦熱でトナーが
融着し、さらなる摺動抵抗の増大を招くおそれがあるこ
とからである。ここで「ＪＩＳ−Ａ硬度」とは、ＪＩＳ
に規定するスプリング式硬さ試験（Ａ形）による硬度を
意味する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ本発
明の実施の形態を詳説する。図１から図４はそれぞれ本
発明の第１実施形態から第４実施形態に係るシール摺動
部材を示す模式的断面図である。

【００１５】図１のシール摺動部材１は、シール機能付
軸受であり、回転軸を支承する円筒状の軸受部２と環状
のリップ部３とを、後述する樹脂組成物で一体に形成し
たものである。このリップ部３は、軸受部２の一端側か
ら半径方向内向きかつ軸受部２方向に傾斜させて突設さ
れている。また、リップ部３の形状は、根元側から先端
（内径端）側に行くに従って厚みが薄くされ、つまり断
面形状が鋭角に形成されている。

【００１６】当該シール摺動部材１は、軸受部２に嵌合
する回転軸の外周面にリップ部３が押圧力を及ぼしつつ
当接する。かかるリップ部３によって、当該シール摺動
部材１を介するトナーの漏洩が防止できる。従って、従
来の軸受がトナー等の微粉末の侵入を防止するために必
要であったゴムシール等が不要になる。

【００１７】当該シール摺動部材１を構成する樹脂組成
物は、グリースと熱可塑性エラストマーとを含有するも
のである。従来、シール摺動部材に自己潤滑性を与える
ために、鉱物油を含有させる手段があったが、鉱物油だ
けであると成型品表面に鉱物油が容易に噴き出て、摩擦
抵抗及び摩耗を低減する機能を長期間安定して発現され
ない。また、シリコン変性したウレタン系熱可塑性エラ
ストマー（大日精化（株）社製の商品名「レザミンＰＳ
−２２４９０」）、フッ素系潤滑剤を含有したウレタン
系熱可塑性エラストマー（日本ミラクトラン（株）社製
の商品名「ミラクトランＦ５９８ＦＣＯＯ」）などを用
い、耐摩擦性、耐摩耗性を向上させようとしたものがあ
るが、摩耗が大きくシール摺動部材には適さない。当該
シール摺動部材１はグリースを含有することで、上記従
来の手段による不都合を解決し、長期間安定して摩擦抵
抗及び摩耗を低減させることができる。かかる作用を有
効に発揮させるためには、グリースの含有率は２重量％
以上２０重量％以下が好適である。

【００１８】上記樹脂組成物に使用する熱可塑性エラス
トマーとしては、特に制限されるものではなく、例え
ば、オレフィン系、スチレン系、エステル系、アミド
系、ウレタン系、シリコン系、フッ素系などが挙げられ
る。但し、エステル系、アミド系及びウレタン系熱可塑
性エラストマーが、耐摩耗性を有しており、シール摺動
部材に適している。当該熱可塑性エラストマーのＪＩＳ
−Ａ硬度は８０以上９０以下が好ましい。

【００１９】上記樹脂組成物に使用するグリースは、特
に限定されるものではなく、一般的なグリースが使用で
きる。但し、エステル系、アミド系及びウレタン系熱可
塑性エラストマーには、炭化水素油を基油とし、ステア
リン酸リチウム塩を粘稠剤とするグリースが好適であ
る。これらのグリースが特に、分子構造上、極性、水素
結合などの相互作用を受けやすく、基油を安定して材料
中に保持できるからである。

【００２０】当該シール摺動部材１の製造方法として
は、シール摺動部材１と同一の形状の内部空間を有する
金型に、上述の樹脂組成物を射出成形する方法が好まし
い。かかる射出成形によれば、複雑な形状のものを容易
に製造することができる。

【００２１】図２のシール摺動部材４は、軸受部５とリ
ップ部６が樹脂組成物で一体に形成されている点で、図
１のシール摺動部材１と同様である。ただし、このリッ
プ部６は、その先端が軸受部５から離隔するように傾斜
し、軸受部５側へのトナー侵入防止効果を高めている。
当該シール摺動部材４を構成する樹脂組成物も上記シー
ル摺動部材１の樹脂組成物と同様である。

【００２２】図３のシール摺動部材７は、軸受部８と外
向きに傾斜するリップ部９とが一体に形成されている点
で図２のシール摺動部材４と同様である。ただし、当該
シール摺動部材７は、上記シール摺動部材４と異なり、
円筒状の外周面に凸条部１０が一体に形成されている。
この凸条部１０は断面半円形に突出するものであり、周
方向に１周連続するものである。この凸条部１０によ
り、従来の軸受に必要であったＯリングを用いなくて
も、トナーの漏洩を防止する効果が果たせ、さらに凸条
部１０を一体に形成することで、トナーの漏洩防止効果
の完全性を高めることができる。なお、当該シール摺動
部材７を構成する樹脂組成物も上記シール摺動部材１の
樹脂組成物と同様であり、摩擦抵抗の低減及び耐摩耗性
の向上が図られる。

【００２３】図４のシール摺動部材１１はシール機能付
回転軸であり、円柱状の軸部１２と環状のリップ部１３
とが、樹脂組成物で一体に形成されたものである。この
リップ部１３は、上述のリップ部３と同様の形状であ
り、軸部１２をハウジング（軸受）１４に支承させたと
きにハウジング１４に当接するように形成され、軸部１
２とハウジング１４の間からのトナー漏れを防止してい
る。なお、当該シール摺動部材１１を構成する樹脂組成
物も上記シール摺動部材１の樹脂組成物と同様であり、
摩擦抵抗の低減及び耐摩耗性の向上が図られる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、
この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈され
るべきものではないことはもちろんである。

【００２５】（１）実験１ ［実施例１］ＪＩＳ−Ａ硬度が８３のアミド系熱可塑性
エラストマー（富士化成（株）社製の商品名「ＴＰＡＥ
−１０ＨＰ」）１００重量部と、合成油系グリース（協
同油脂（株）社製の商品名「マルテンプＤ Ｎｏ．
２」）６．９５重量部とを、ヘンシェルミキサーで混練
し、この混練物を押出機にてペレット状にし、その後、
射出成形により図３のシール摺動部材７と同様の形状に
形成して、実施例１のシール摺動部材を得た。なお、当
該合成油系グリースは、基油に合成油を用い、粘稠剤に
ステアリン酸リチウムを用いたものである。

【００２６】［実施例２］ＪＩＳ−Ａ硬度が８３のウレ
タン系熱可塑性エラストマー（大日精化（株）社製の商
品名「レザミンＰ２１８３」）１００重量部と、合成油
系グリース（協同油脂（株）社製の商品名「マルテンプ
ＳＣ−Ｃ」）６．９５重量部を用いた以外は実施例１と
同様にして実施例２のシール摺動部材を得た。なお当該
合成油系グリースは、基油に合成油を用い、粘稠剤に芳
香族ウレアを用いたものである。

【００２７】［実施例３］ＪＩＳ−Ａ硬度が８３のエス
テル系熱可塑性エラストマー（東洋紡（株）社製の商品
名「ハイトレル３０８３」）１００重量部と、グリース
（協同油脂（株）社製の商品名「エクセライトＥＰ」）
１４重量部とを用いた以外は実施例１と同様にして実施
例３のシール摺動部材を得た。なお、当該グリースは、
基油にエステル系合成油を用い、粘稠剤に芳香族ウレア
化合物を用いたものである。

【００２８】［実施例４］ＪＩＳ−Ａ硬度が８３のオレ
フィン系熱可塑性エラストマー（トクヤマ（株）社製の
商品名「ＰＥＲ Ｔ３１０Ｅ」）１００重量部と、グリ
ース（協同油脂（株）社製の商品名「エクセライトＥ
Ｐ」）１４重量部とを用いた以外は実施例１と同様にし
て実施例４のシール摺動部材を得た。

【００２９】［実施例５］ＪＩＳ−Ａ硬度が８３のスチ
レン系熱可塑性エラストマー（ＪＳＲ（株）社製の商品
名「ＴＲ２００３」）１００重量部と、グリース（協同
油脂（株）社製の商品名「エクセライトＥＰ」）１４重
量部とを用いた以外は実施例１と同様にして実施例５の
シール摺動部材を得た。

【００３０】［比較例１］図７のシール機能付軸受１０
１と同様に、ポリアセタール製の軸受部にＯリングとゴ
ムシールを装着して比較例１のシール摺動部材を得た。

【００３１】［特性の評価］上記実施例１〜５及び比較
例１の軸受用のシール摺動部材を用いて、トナー漏れの
有無を評価する実験を行った。この実験に用いる評価機
１５は、図５に示すように、円筒状のハウジング１６の
両端に一対のシール摺動部材１７を嵌合し、かかる一対
のシール摺動部材１７に１本の円柱状のステンレス製回
転軸１８を支承させる。この回転軸１８は、その一端に
モータ１９が連結され、外周部にトナーを攪拌する攪拌
スクリュー２０を設けた。またハウジング１６の内部に
はトナーを充填した。かかる評価機１５を１０００時間
運転し、トナー漏れの有無を調査した。その結果を下記
の表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記表１に示しように、実施例１〜５のシ
ール摺動部材についてはトナー漏れは発生せず、比較例
１のシール摺動部材と同等のシール機能、軸受機能を有
することが確認された。また、実施例１〜５のシール摺
動部材は、比較例１のシール摺動部材と比較して、部品
点数が大幅に削減でき、生産性ひいては経済性に優れる
ことがわかる。

【００３４】（２）実験２ ［実施例６］ＪＩＳ−Ａ硬度が９０のアミド系熱可塑性
エラストマー（富士化成（株）社製の商品名「ＴＰＡＥ
−８」）１００重量部と、合成油系グリース（協同油脂
（株）社製の商品名「マルテンプＤ Ｎｏ．２」）６．
９５重量部とを、ヘンシェルミキサーで混練し、この混
練物を押出機にてペレット状にし、その後、射出成形に
より図４のシール摺動部材１１と同様の形状に形成し
て、実施例６のシール摺動部材を得た。

【００３５】［実施例７］ＪＩＳ−Ａ硬度が９０のウレ
タン系熱可塑性エラストマー（大日精化（株）社製の商
品名「レザミンＰ４０７０」）１００重量部と、合成油
系グリース（協同油脂（株）社製の商品名「マルテンプ
ＳＣ−Ｃ」）６．９５重量部とを用いた以外は実施例６
と同様にして実施例２のシール摺動部材を得た。

【００３６】［比較例２］図８のシール機能付回転軸１
１１と同様に、ステンレス製の軸部に発泡ウレタン製の
シール部を装着して比較例２のシール摺動部材を得た。

【００３７】［特性の評価］上記実施例６、７及び比較
例２の回転軸用のシール摺動部材を用いて、トナー漏れ
の有無を評価する実験を行った。この実験に用いる評価
機２１は、図６に示すように、円筒状のハウジング２２
の両端部（軸受）２３に回転軸用のシール摺動部材２４
を支承させ、該シール摺動部材２４のリップ部２５をハ
ウジング２２の両端２３に当接させたものである。この
シール摺動部材２４にはモータ２６が連結され、ハウジ
ング２２内にはトナーが充填されている。かかる評価機
２１を１０００時間運転し、トナー漏れの有無を調査し
た。その結果を下記の表２に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】上記表２に示しように、実施例６、７及び
比較例２の回転軸用のシール摺動部材についてはトナー
漏れは発生せず、一体型ではない従来の比較例２のシー
ル摺動部材と同等のシール機能、軸受機能を有すること
が確認された。また、実施例６、７のシール摺動部材
は、比較例２のシール摺動部材と比較して、部品点数が
削減でき、生産性ひいては経済性に優れることがわか
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシール摺
動部材用樹脂組成物及びこれを用いたシール摺動部材に
よれば、ゴムシールやＯリングを用いた従来のシール機
能付軸受と同等の軸受機能及びシール機能を有し、ま
た、シール部を用いた従来のシール機能付回転軸と同等
の回転軸機能及びシール機能を有しており、さらに、部
品点数の削減によるコストダウン及び生産性の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るシール摺動部材を
示す模式的断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係るシール摺動部材を
示す模式的断面図である。

【図３】本発明の第３実施形態に係るシール摺動部材を
示す模式的断面図である。

【図４】本発明の第４実施形態に係るシール摺動部材を
示す模式的断面図である。

【図５】本発明に係る軸受用のシール摺動部材のトナー
シール性を評価する評価機を示す模式的断面図である。

【図６】本発明に係る回転軸用のシール摺動部材のトナ
ーシール性を評価する評価機を示す模式的断面図であ
る。

【図７】従来のシール機能付軸受を示す模式的断面図で
ある。

【図８】従来のシール機能付回転軸を示す模式的断面図
である。

【符号の説明】

１、４、７・・・シール摺動部材 ２、５、８・・・軸受部 ３、６、９・・・リップ部 １０・・・凸条部 １１・・・シール摺動部材 １２・・・軸部 １３・・・リップ部 １４・・・ハウジング １５、２１・・・評価機 １６、２２・・・ハウジング １７、２４・・・シール摺動部材 １８・・・回転軸 １９、２６・・・モータ ２０・・・攪拌スクリュー ２３・・・端部 ２５・・・リップ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性エラストマーにグリースを分散
   含有させたシール摺動部材用樹脂組成物。
2. 【請求項２】 上記グリースの含有率が２重量％以上２
   ０重量％以下である請求項１に記載のシール摺動部材用
   樹脂組成物。
3. 【請求項３】 上記グリースが、炭化水素油を基油と
   し、ステアリン酸リチウム塩を粘稠剤とする請求項１又
   は請求項２に記載のシール摺動部材用樹脂組成物。
4. 【請求項４】 上記熱可塑性エラストマーが、ＪＩＳ−
   Ａ硬度で８０以上９０以下のものである請求項１、請求
   項２又は請求項３に記載のシール摺動部材用樹脂組成
   物。
5. 【請求項５】 軸部及び軸受部のどちらか一方と、 その摺動部分に粉状異物が侵入するのを防止する環状の
   リップ部とが、 上記請求項１から請求項４に記載のシール摺動部材用樹
   脂組成物で一体に形成されているシール摺動部材。