JP4105370B2 - ローラ支持用軸受装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はローラ支持用軸受装置に関し、特に複写機、レーザービームプリンタなどの電子写真装置における現像装置のローラ支持用軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、複写機、レーザービームプリンタなどの電子写真装置における現像装置は、トナー、キャリアなどの現像剤を撹拌し、これを感光ドラム表面に移送してその表面の静電潜像に現像剤を付着させて現像する。
このような現像装置の構造を図8および図9により説明する。図8は現像装置の概略図であり、図9は図8におけるB部拡大図である。
現像装置は、ハウジングを構成する現像槽6内に現像剤7を撹拌する複数の撹拌ローラ8a、8bが配置されており、感光ドラム9に対接する位置には現像ローラ8cが配置されている。
各ローラ8a、8b、8cの軸端部に設けられた支持軸4は、現像槽6の槽壁に取り付けた軸受装置10で回転自在に支持されており、槽壁より突き出した軸端部には、回転駆動部11が設けられている。
【0003】
また、現像槽6内の現像剤7が軸受装置10内部への侵入防止および現像槽6外への洩れ防止のため、軸受装置10は軸受13とリップパッキン12とから構成されている。従来の軸受装置10の断面図を図5〜図7に示す。図5は軸受装置10の断面図、図6はリップパッキン12の断面図、図7は軸受13の断面図をそれぞれ示す。
軸受13は、ボールベアリング、または樹脂ハウジングに焼結材を圧入したもの、または樹脂ハウジングと軸受を一体にしたものが用いられており、図示を省略した支持軸を支持する内径部13aと、リップパッキン12が嵌合固定される嵌合固定部13bとから構成される。
【0004】
リップパッキン12は、内径部にリップ12aを有するNBR等のゴム製円環状シール12bの外径部にSPC材等の構造的補強環14が同時成形されている。補強環14はリップ12aの真円度を保持するために必要とされている。
【0005】
軸受装置10は、軸受13の嵌合固定部13bにリップパッキン12の補強環14が嵌合固定される。リップパッキン12のリップ12a先端が支持軸周面に摺接することで現像剤が軸受内に侵入するのを防止している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の軸受装置10は、長時間の連続使用により現像剤がシール部より洩れて軸受部に侵入する。そのためローラの回転トルクが安定しない。また樹脂軸受の場合内径が摩耗するという問題が生じる。
また、リップパッキン12はゴム製円環状シール12bと補強環14とを加硫成形などの複合成形を行なわなければならず、製造工程が多くなり、また材料費がかさむなどコスト的に高価になるという問題がある。
また、軸受13からリップパッキン12が抜けないための抜け力保証として、軸受13とリップパッキン12とは少なくとも 10N 以上の力で嵌合している必要がある。このため、軸受13は嵌合固定部13bの肉厚t2を所定の値以上、例えば約 1.5mm以上確保する必要があり、軸受13外径のサイズの大型化を招くとともに、嵌合固定部13bと補強環14とのはめあい調整も困難となり、高精度の部品管理が必要になるという問題がある。
【0007】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、ローラの回転トルクが変動せず、軸受が摩耗する等の問題が生じなく、かつ高精度の部品管理を必要としないローラ支持用軸受を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸受と、この軸受内部を保護するリップパッキンとを備えてなるローラ支持用軸受装置において、リップパッキンが弾性体の一体成形品からなり、この一体成形品が軸受に支持される支持軸の周面に摺接するリップ部と、軸受に固定される固定部とから構成され、上記軸受に形成されるリップパッキン嵌合固定部分は、上記支持軸の軸中心と同心円状で、軸中心線方向および軸径方向にそれぞれ所定の凹み長さを有する圧入溝を有し、上記リップパッキンの固定部は、上記圧入溝に嵌合するための凸部が形成されて、この固定部が補強環を使用することなく軸受に圧入嵌合されてなることを特徴とする。ここで、弾性体の一体成形品とは、金属部品などとの複合体でなく弾性体単独からなる成形品をいう。また、軸受内部を保護するとは、軸受と軸との摺接面に異物を侵入させないことをいう。
【0009】
また、上記軸受が合成樹脂製または含油焼結合金製軸受であることを特徴とする。
【0010】
本発明は、ハウジングと、このハウジング内に収容された現像剤を移送撹拌するローラを回転自在に支持する現像装置に用いられるローラ支持用軸受装置であって、このローラ支持用軸受装置が上記リップパッキンが軸受に嵌合する支持軸の周面に摺接するリップ部と、軸受に固定される固定部とから構成され、この固定部が軸受に圧入嵌合されてなるローラ支持用軸受装置であることを特徴とする。また、上記軸受が合成樹脂製または含油焼結合金製軸受であることを特徴とする。
【0011】
また、上記現像装置に用いられるローラ支持用軸受装置であって、上記ハウジングに軸受が設けられ、上記リップパッキンの固定部がハウジングに圧入嵌合されてなることを特徴とする。
【0012】
ローラ支持用軸受装置のリップパッキンを支持軸の周面に摺接するリップ部と、軸受に固定される固定部とから構成し、この固定部を軸受に圧入嵌合し、また、リップパッキンが弾性体の一体成形品からなることにより、従来のリップパッキンに比較して、SPC材等の補強環のない単純な構造品となる。また、弾性体の一体成形品を軸受に圧入嵌合することになるので、圧入保持しやすくなる。さらに、リップ部の外周に補強環が固定されていないので、支持軸周面へ摺接するときの自由度が向上して、摺接力が小さくなり回転トルクの変動を抑えられる。
【0013】
【発明の実施の形態】
現像装置に用いられるローラ支持用軸受装置の一例を図1〜図4により説明する。図1は軸受装置の断面図、図2は図1におけるA部拡大断面図、図3はリップパッキンの断面図、図4は軸受の断面図をそれぞれ示す。
軸受装置1は軸受2とリップパッキン3とから構成される。軸受2は、図中破線で示した撹拌ローラなどの支持軸4を支持する軸受本体部分2aの端部に、リップパッキン3を嵌合固定する嵌合固定部分2bが形成されている。リップパッキン3は軸受本体部分2a内部に現像剤が侵入するのを防いで、軸受本体を保護する。
【0014】
軸受本体部分2aは、転がり軸受、すべり軸受のいずれであっても使用できる。合成樹脂製または含油焼結合金製からなるすべり軸受の場合、粉末状現像剤の侵入による回転トルクの不安定化、軸受内径の摩耗量増大が生じやすくなる。そのため本発明の軸受装置が好適に利用される。また、特に合成樹脂製すべり軸受の場合、現像装置のハウジングと一体化することが容易にできるため好ましい。例えば、粉末状の現像剤が収容されているハウジングの槽壁に貫通孔を設けて軸受本体部分2aとすることができる。この場合、嵌合固定部分2bはハウジングに設けられた貫通孔の先端部分に直接形成される。
【0015】
軸受2端部に形成される嵌合固定部分2bは、リップパッキン3を圧入嵌合できる形状であればよい。一例として、嵌合固定部分2bの直径d1がリップパッキン3の本体直径d2よりも小さくなるように設定する。(d2−d1)の大きさは、弾性体の一体成形品からなるリップパッキン3が弾性変形できる範囲で、かつ少なくとも抜け力が 10N 以上となる範囲であればよい。抜け力を 10N 以上とすることにより、リップパッキン3が支持軸4などと共回りして抜けることを防げる。
【0016】
また、嵌合固定部分2bにリップパッキン3の圧入嵌合部分と嵌合できる凹凸形状を設けてもよい。例えば、図4に示すように、圧入溝2cおよび2dを設けることができる。圧入溝2cは支持軸4の軸中心と同心円状で、かつ軸中心線方向に所定の凹み長さを有して、また圧入溝2dは、同じく軸中心と同心円状で、かつ軸径方向に所定の凹み長さを有してそれぞれ設けられる。これらの圧入溝2cおよび2dに弾性体の一体成形品からなるリップパッキン3を圧入することで、従来の金属製補強環を用いないでも抜け力が 10N 以上となる。特に、圧入溝2cの内外の直径、軸線方向の長さをリップパッキン3の凸凹形状と対応させて調節することにより、抜け力をより容易に調整できる。その理由は、リップパッキン3の幅wはリップの大きさなどにより制限されるので、(d2−d1)の大きさのみで抜け力を制御しようとするとリップパッキン3に変形などが生じ、リップの同軸度が低下するなどの不具合が生じるためである。
【0017】
リップパッキン3はゴム弾性を有する弾性体の一体成形品からなる。図3に示すように、全体が円環状のリップパッキン3は支持軸4の周面に摺接するリップ部3aと、軸受に固定される固定部3bとから構成され、この固定部3bに上記嵌合固定部分2bに嵌合するための凸部3cおよび3dが形成されている。凸部3cおよび3dは、上記圧入溝2cおよび2dに圧入嵌合できるように、それぞれの溝幅と同等以上の凸部の幅を有している。
【0018】
図2に示すように、リップパッキン3の凸部3cおよび3dが軸受2の圧入溝2cおよび2dにそれぞれ圧入嵌合されて軸受装置1が得られる。リップパッキン3は弾性体の一体成形品であるので圧入嵌合が容易にでき、また、組み立て時の抜け力保持のために凸部3cおよび3dと、圧入溝2cおよび2dとが形成されているので、圧入嵌合部の保持力が強化されリップパッキン3が共回り等して抜けることがない。さらに、圧入嵌合した場合であっても、軸受2の嵌合固定部分2bに負荷される圧力は従来の金属円環状の補強環に比較して弱くなる。その結果、軸受端部の厚みt1を薄くでき、例えば約 8mm程度にすることができる。
【0019】
本発明は、現像装置の現像槽内に収容されている現像剤を撹拌する撹拌ローラおよび感光ドラムに現像剤を供給する現像ローラの少なくとも一つのローラを回転自在に支持するローラ支持用軸受装置に適用できる。これらローラは現像剤に接触して配置されているが、本発明の軸受装置を用いることにより現像剤の軸受内径への侵入が抑えられるので、ローラの回転トルクが安定する。
【0020】
【実施例】
実施例1
現像装置のローラ支持用軸受装置への応用例について説明する。
微粉末状の現像剤(トナー)が現像装置に収容され、この現像剤を撹拌する撹拌ローラを現像装置に取り付けた。撹拌ローラは、その軸両端部に配置された樹脂製のローラ支持用軸受装置により支持されている。ローラ支持用軸受装置は、軸受をポリオキシメチレン樹脂(POM)材の樹脂成形体とし、リップパッキンはアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)の一体成形品からなる弾性体シールとした。
ローラ支持用軸受装置は、図1に示すように、軸受にリップパッキンを圧入嵌合して、図8に示す現像装置のハウジングに、リップパッキンを現像槽内と撹拌ローラを支持する軸受との間に配置して取り付けた。なお、リップパッキンは軸受装置をハウジングに取り付ける前に軸受に圧入嵌合した。また、撹拌ローラの支持軸は快削鋼(SUM)表面に無電解ニッケルメッキ処理を施した。
この現像装置を用いて、撹拌ローラ回転数を 300rpm、荷重を 50N に設定して実機耐久試験を行なった。試験開始前( 0 時間)および 50 時間後の特性評価を行なった。特性評価の項目は摩擦係数および現像剤の洩れの有無を目視で判断した。評価結果を表1に示す。
【0021】
比較例1
比較例1は、ローラ支持用軸受装置として、図5に示す軸受装置を用いる以外は実施例1と同一構成の現像装置を用いて実施例1と同一の特性評価を行なった。なお、ローラ支持用軸受装置は、軸受を凹凸形状のない圧入嵌合部分を有するポリオキシメチレン樹脂(POM)材の樹脂成形体とし、リップパッキンはアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)の弾性体シールの外径部にSPCE材の構造的補強環を同時成形したものを用いて、この補強環部分を軸受に圧入嵌合した。評価結果を表1に示す。
【0022】
比較例2
軸受の材質を含油焼結合金とする以外は比較例1と同一構成の現像装置を用いて実施例1と同一の特性評価を行なった。評価結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
表1に示すように、実施例1は摩擦係数値が最も小さく、また 50時間経過後であっても変化しなかった。その結果、回転トルクに変動がなかった。
【0025】
【発明の効果】
本発明は、弾性体の一体成形品からなるリップパッキンの固定部を軸受に圧入嵌合するので、軸受にかかる負荷を小さくすることができる。その結果、軸受端部の厚さを薄くすることができ、軸受装置の小型化が図れる。また、リップパッキンが一体成形品であるので、製造工程を少なくでき、軸受装置のコスト低減が図れる。
【0026】
また、軸受が合成樹脂製または含油焼結合金製軸受であるので、一体成形が容易にできる。その結果、リップパッキンの一体成形とともに、軸受装置のコスト低減が図れる。
【0027】
本発明は、現像装置において、上記支持軸を用いるローラ支持用軸受装置であるので、簡易な構造であるにもかかわらず現像剤がシール部より洩れて軸受部に侵入するのを防ぐことができ、また、支持軸の回転トルクが変動しない。
【0028】
また、現像装置のハウジングに軸受が設けられ、リップパッキンの固定部がハウジングに圧入嵌合されてなるので、現像装置のより小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】軸受装置の断面図である。
【図2】図1におけるA部拡大断面図である。
【図3】リップパッキンの断面図である。
【図4】軸受の断面図である。
【図5】従来の軸受装置の断面図である。
【図6】従来のリップパッキンの断面図である。
【図7】従来の軸受の断面図である。
【図8】現像装置の概略図である。
【図9】図8におけるB部拡大図である。
【符号の説明】
1 軸受装置
2 軸受
3 リップパッキン
4 支持軸
Claims (4)
- 軸受と、この軸受内部を保護するリップパッキンとを備えてなるローラ支持用軸受装置において、前記リップパッキンは、弾性体の一体成形品からなり、該一体成形品は前記軸受に支持される支持軸の周面に摺接するリップ部と、前記軸受に固定される固定部とから構成され、前記軸受に形成されるリップパッキン嵌合固定部分は、前記支持軸の軸中心と同心円状で、軸中心線方向および軸径方向にそれぞれ所定の凹み長さを有する圧入溝を有し、前記リップパッキンの固定部は、前記圧入溝に嵌合するための凸部が形成されて、この固定部が前記軸受のリップパッキン嵌合固定部分に補強環を使用することなく圧入嵌合されてなることを特徴とするローラ支持用軸受装置。
- 前記軸受が合成樹脂製または含油焼結合金製軸受であることを特徴とする請求項1記載のローラ支持用軸受装置。
- ハウジングと、このハウジング内に収容された現像剤を移送撹拌するローラを回転自在に支持する現像装置のローラ支持用軸受装置であって、このローラ支持用軸受装置が請求項1または請求項2記載のローラ支持用軸受装置であることを特徴とするローラ支持用軸受装置。
- 前記ハウジングの槽壁に貫通孔を設けて軸受本体部分と成し、前記リップパッキンの固定部が前記ハウジングに設けられた前記貫通孔の軸受本体部分に圧入嵌合されてなることを特徴とする請求項3記載のローラ支持用軸受装置。
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