JPH1048950A

JPH1048950A - 回転部材のシール構造

Info

Publication number: JPH1048950A
Application number: JP8202595A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawashima; 俊川嶋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー等の粉体中で使用される回転部材の軸
受部分への粉体侵入を阻止又は抑制して複写機等の装置
の機能の延命化を図る。【解決手段】回転部材の軸８の端部は軸受９によって
回転可能に支持されており、その内側面９ａには軸８に
嵌装されたＶリング５３のスカート部５３ｂの稜線部５
３ｃが摺擦している。軸受９には粉体側に向けてテーパ
状に拡大する空間１３が形成されており、これによって
実質的な軸摺動部はＬ₁ の範囲となっている。回転隙間
の入口位置Ｐ₁ はシール摺擦部の位置Ｐ₂ から粉体側と
反対側へ距離Ｗ₁ 離れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子径の小さい粉
体を扱う装置における回転部材のシール構造に関し、特
に、現像剤やトナー等を攪拌・搬送する機能を有する複
写機やファクミリ、プリンタ等において好適な回転部材
のシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真記録装置の現像方式には乾式と
湿式があり、乾式にはトナーのみの１成分現像と、トナ
ーとキャリアが混合された２成分現像があるが、プロセ
スで必要となる各装置（現像装置、クリーニング装置、
トナー補給装置、トナーリサイクル装置等）ではトナー
やキャリア（現像剤）を混合したり、攪拌・搬送すると
いった動作が行われている。これらの動作には殆どの場
合、攪拌ローラや搬送スクリュといった回転部材が使わ
れている。例えば図６に示すように、ケース５０内で軸
５１ａを有する搬送スクリュ５１によって粉体を攪拌す
る場合、搬送スクリュ５１は回転部材であるため、その
端部には軸受５２（ここにいう軸受は、独立した部品と
しての軸受だけでなく、回転部材を収納しているケー
ス、筐体の壁面等自体に軸受機能を持たせたものの概念
を含む。以下、同じ。）が設けられており、さらに、搬
送スクリュ５１と軸受５２との間から内側の粉体が外側
へ漏れないように、シール部材５３（ここにいうシール
部材は、単体のシール部材だけでなく、複合的ないし機
構的なものの概念をも含む。以下、同じ。）が設けられ
ている。

【０００３】回転部材がスムーズに回転し且つ軸のガタ
ツキがあまり大きくならないように、回転部材の軸径と
軸受の内径との間には適度な隙間（回転隙間）が設けら
れている。例えば、軸・軸受の呼径が６ｍｍの時、実際
の軸径＝５．９５〜５．９９ｍｍ、軸受内径＝６〜６．
０５ｍｍとすると、隙間は最小で０．０１ｍｍ、最大で
０．１ｍｍになる。しかし、トナーやキャリアといった
微小な粉体（例えばトナーの平均粒径＝１０μｍ、キャ
リア平均粒径＝１００μｍ）が介在する中での回転なの
で、何もしなければこれらの粉体は回転隙間に容易に入
り込んでしまう。回転隙間にトナーやキャリアが侵入す
ると、摩擦が増えてトルクがアップしたり、回転部材が
スムーズに回転しなくなる。また、粉体が回転隙間の中
で研磨材の役目をしてしまい、いわゆるドレッシング作
用によって回転部材の径が細ったり、逆に軸受の内径が
大きくなって回転のガタツキが大きくなる等の問題が生
じる。これらの問題が放置されて進行すると、回転部材
の回転停止や記録装置の動作不能状態に至ることもあ
る。以上のような理由から、回転隙間に粉体が入らない
ようなシール構造が必要となる。

【０００４】図７（ａ）は図６で示したシール部材５３
の詳細図である。このシール部材５３は、回転部材の軸
受のシールによく用いられるＶリング又はＶシール（商
品名）と呼ばれるゴム製のシール部材である。このシー
ル部材５３は回転部材（搬送スクリュ５１）の軸５１ａ
の径Ｄより若干小さい径のシール穴５３ａを有してお
り、このシール穴５３ａに軸５１ａを通してゴム弾性に
よる締付力を利用することで軸５１ａに保持されて同期
回転する。また、シール部材５３はスカート部５３ｂを
一体に有しており、スカート部５３ｂを軸受５１ａに向
けて（粉体と反対側に向けて）その稜線部５３ｃを軸受
５２の内側面５２ａに押圧接触させ、その摺擦作用で粉
体の侵入を防ぐようになっている。このＶリング５３に
は、軸５１ａと同期回転しないように固定し、すなわち
シール穴５３ａと軸５１ａとを摺動させてその部分にシ
ール性を持たせる使い方もある。

【０００５】図７（ｂ）はＧシール（商品名）と呼ばれ
るシール部材５４を示している。このシール部材５４
は、金属製のケース５５とこれに収納されたゴム材５６
とから構成されており、ゴム材５６のシール穴５６ａ
（軸５１ａの径より若干小さい）に軸５１ａを通してゴ
ム材５６と軸５１ａとの隙間を無くし、両者が摺擦する
ことでシール性を持たせている。すなわち、このシール
部材５４は固定設置形態を採る。この他に、図７（ｃ）
に示すように、上記ＶリングやＧシールより安価なポリ
ウレタンフォーム（スポンジ）からなるシール部材５７
を用いるシール構造もある。図８に示すように、２つの
シール部材を組み合わせてシール機能を得る構成も有
る。ここで示す機構的シール部材５８は、軸受５２に直
に接触する平板状の摩擦低減部材５９と上記Ｖリング５
３との組み合わせ構成である。摩擦低減部材５９の摩擦
低減作用によって、Ｖリング５３の接触部の劣化を抑制
するものである。上述のＶリング５３では、図９（ａ）
に示すように、内側面に彫込穴６１ａが形成された軸受
６１に接触させて設ける使用形態もある。同様に、上述
のＧシール５４においても、図９（ｂ）に示すように、
内側面に彫込穴６２ａが形成された軸受６２に接触させ
て設ける使用形態もある。

【０００６】軸受によっては図１０に示すように、中間
部材６３を設けてこれに軸受６４と、例えばＧシール５
４を隔離して一体に組付けるものもあるが、コスト的に
は当然中間部材６３が無いほうが有利であり、実際にも
必要がなければ図７に示すような構造にするのが一般的
である。本発明は、このような軸受とシール部材が直に
接しない構造のものは対象としていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ポリウレタンフォーム
で形成された簡易且つ単純なシール部材５７の場合、そ
れ程シール性は良くないので粉体のシール漏れはやむを
得ない（そもそもそれ程完全なシールを必要としないと
ころにしか用いられない）が、Ｖリング５３やＧシール
５４の場合、基本的にはこれで完全にシールされるはず
であり、換言すれば、これらが用いられる箇所は、粉体
の侵入が許されない（侵入したときのダメージが大き
い）部分である。しかしながら、実際には、軸の回転ブ
レやシール部材の設置不良といった様々な悪条件によっ
て粉体の侵入を完全に防ぎきれない場合もある。これ
を、Ｖリング５３の場合について具体的に説明すると、
図１１に示すように、スカート部５３ｂの稜線部５３ｃ
と軸受５２の内側面５２ａとのシール摺擦部を粉体が越
え（矢印Ａ）、シール空間６５に滞留した粉体が経時的
に圧縮等されて軸摺動部の回転隙間ｄ内に入り込む（矢
印Ｂ）ものである。回転隙間ｄは実際には極めて小さい
ものであるが図面上は分かり易いように誇張表示してあ
る（回転隙間において、以下同じ。）。Ｇシール５４の
場合においても、図１２に示すように、軸５１ａとゴム
材５６とのシール摺擦部を粉体が越え（矢印Ａ）、シー
ル空間６６に滞留した粉体が同様の理由で回転隙間ｄ内
に入り込む（矢印Ｂ）。本発明は、回転隙間内への粉体
の侵入を防止でき、又はシール漏れが生じても回転隙間
内への侵入を時間的に遅らせて装置の正常機能の延命化
を図ることができる回転部材のシール構造の提供を、そ
の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】回転隙間の入り口を、粉
体がシール摺擦部を越える位置から離して侵入条件を厳
しくし、あるいはシール摺擦部を越えた粉体の滞留空間
の容積を大きくして圧縮作用等の侵入条件を鈍化させ
る、というのが本発明の趣旨で有る。具体的には、請求
項１記載の発明では、現像剤やトナー等の粉体が存在す
る領域内で回転する回転部材と、該回転部材の端部を支
持する軸受と、上記回転部材と軸受との間の隙間への上
記粉体の侵入を防止する目的で設けられ上記回転部材に
嵌装されて上記軸受に直に接触するシール部材とが備え
られた回転部材のシール構造において、上記回転部材の
上記軸受に対する軸摺動部の軸方向における最も内側の
位置が、上記シール部材の上記軸受に対する接触位置よ
り外側ヘ離れている、という構成を採っている。請求項
２記載の発明では、現像剤やトナー等の粉体が存在する
領域内で回転する回転部材と、該回転部材の端部を支持
する軸受と、上記回転部材と軸受との間の隙間への上記
粉体の侵入を防止する目的で設けられ上記回転部材に嵌
装されて上記軸受に直に接触するシール部材とが備えら
れた回転部材のシール構造において、軸方向における軸
受領域の外側と内側の間に、外側と内側の回転隙間より
大きい回転隙間を有する空隙部が存在する、という構成
を採っている。請求項３記載の発明では、現像剤やトナ
ー等の粉体が存在する領域内で回転する回転部材と、該
回転部材の端部を支持する軸受と、上記回転部材と軸受
との間の隙間への上記粉体の侵入を防止する目的で設け
られ上記回転部材に嵌装されて上記軸受に直に接触する
シール部材とが備えられた回転部材のシール構造におい
て、上記軸受に、該軸受の軸方向内側の側面における上
記シール部材の接触径よりも小さい範囲内に開口を有し
少なくとも一部分が上記回転部材と遮断された空隙部が
形成されている、という構成を採っている。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を、従来技術で示した
Ｖリングを用いた構成として図面に基づいて説明する。
図５は、本発明に係る回転部材のシール構造の適用対象
として好適な、複写機やファクシミリ等の電子写真記録
方式の画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジ
（上部カバー等を除去したもの）を示している。プロセ
スカートリッジ内には、感光体ドラム２に沿って現像ス
リーブ３が並設されているとともに、現像スリーブ３側
には現像剤を循環させる搬送スクリュ４，５が備えられ
ている。手前側の搬送スクリュ５の上部からトナー供給
手段によってトナーが供給され、供給されたトナーは矢
印方向に搬送されて奥側で搬送スクリュ４に受け渡され
る。受け渡されたトナーは搬送スクリュ４で逆向きに送
られ、現像スリーブ３に供給された後手前側で搬送スク
リュ５に受け渡される。クリーニング手段によって感光
体ドラム２から除去されたトナーはリサイクルベルト６
で搬送スクリュ５の手前側に合流させられる。符号７は
現像スリーブ３のトナー層の厚みを規制するドクターブ
レードである。回転部材としての搬送スクリュ４，５
は、粉体としてのトナーや現像剤の中に浸された状態で
回転しており、軸端部においては粉体の侵入を防ぐシー
ル性が要求される。以下、搬送スクリュ５を例に説明す
る。

【００１０】図１（ａ）は請求項１に対応する実施例を
示しており、従来技術と同一部分は同一符号で示してい
る（以下同じ）。搬送スクリュ５の軸８の端部は軸受９
によって回転可能に支持されており、軸受９の内側には
シール部材としてのＶリング５３が軸８に嵌装して設け
られている。軸受９には、途中から内側に向けてテーパ
状に拡大する軸穴１０が形成されており、これによって
実質的な軸摺動部はＬ₁の範囲となっている。従って、
粉体侵入に対する回転隙間の入り口位置はＰ₁（最も内
側の位置）となり、シール漏れが起こるシール摺擦部の
位置Ｐ₂（内側面９ａ）からは軸方向に（粉体側と反対
方向に）距離Ｗ₁離れている。シール摺擦部を越えたト
ナーは本来的な環状のシール空間１２に滞留するが、回
転隙間の入り口が粉体から遠ざかっているため、トナー
は直ちに回転隙間へ向かわない。このため回転隙間への
トナー侵入が防止される。トナーの侵入が生じる場合で
あってもその時間が長くなるので、装置の機能の延命化
（装置の正常動作の継続時間の長期化）に寄与すること
になる。また、テーパ状に拡大する空間１３の容積分、
トナーの滞留容積が拡大するので滞留圧縮の時間が長び
き、かかる観点からも措置機能の延命化に寄与する。

【００１１】図１（ｂ）は請求項１に対応する実施例の
変形例を示すものである。この例で示す軸受１４は内側
面１４ａ側に彫込穴１５を有しており、この彫込穴１５
の底面にＶリング５３の稜線部５３ｃが摺擦している。
また、彫込穴１５の底面から外側へ向けて底面より径の
小さい空間部１６が形成されている。この例の場合、軸
摺動部はＬ₂ の範囲となり、回転隙間の入口位置Ｐ₁ は
シール摺擦部の位置Ｐ₂ から軸方向外側へ距離Ｗ2 離れ
ている。従って、上記実施例と同様に、トナーの侵入防
止又は装置の延命化機能が得られる。

【００１２】図１（ｃ）は請求項１に対応する実施例の
他の変形例を示すものである。上記各実施例が軸受側の
形状によって技術的思想を具体化したのに対し、軸側の
形状によって達成する例である。この例ではストレート
の軸穴を有する軸受１７を用いており、その内側面１７
ａにＶリング５３の稜線部５３ｃが摺擦している。軸１
８のシール摺擦部に対応する部位には小径部１８ａが形
成されており、軸摺動部はＬ₃ の範囲となっている。回
転隙間の入口位置Ｐ₁ はシール摺擦部の位置Ｐ₂ から軸
方向外側へ距離Ｗ₃ 離れている。この例の場合にも回転
隙間の入口位置が離れることと、小径部１８ａによって
形成される空間部１９の存在によってトナーの侵入防止
又は装置の延命化機能が得られる。

【００１３】図２（ａ）は請求項２に対応する実施例を
示すものである。軸受２０の内側面２０ａにＶリング５
３の稜線部５３ｃが摺擦しており、軸受２０内方には、
トナー側寄りの位置をもって空隙部２１が形成されてい
る。空隙部２１は、軸方向における軸受領域Ｍの外側と
内側の間に形成されており、外側の回転隙間Ｃ₁ ，内側
の回転隙間Ｃ₂ よりも大きい回転隙間Ｃ₃ を有してい
る。この例の場合、軸摺動部はＬ₄ の範囲となり、回転
隙間の入口位置Ｐ₁ はシール摺擦部の位置Ｐ₂ から軸方
向外側へ距離Ｗ₄ 離れている。内側面２０ａの回転隙間
Ｃ₂ は軸摺動部の回転隙間Ｃ₁ より大きいので、ここに
トナーが滞留しても軸摩耗等の問題は生じない。この回
転隙間Ｃ₂ を通過したトナーは容積の大きい空隙部２１
に溜まるので、回転隙間Ｃ₁ に侵入するまでの時間が長
引くことになる。また、回転隙間Ｃ₁ の入口位置Ｐ₁ が
シール摺擦部の位置Ｐ₂ から粉体側と反対方向へ距離Ｗ
₄ 遠ざかっているので、回転隙間Ｃ₁ へのトナーの侵入
が防止され、あるいは遅れる。

【００１４】図２（ｂ）は請求項２に対応する実施例の
変形例を示すものである。軸受２２の内側面２２ａにＶ
リング５３の稜線部５３ｃが摺擦しており、軸受２２内
方には、トナー側寄りの位置をもって空隙部２３が形成
されている。符号２４は外側面に形成された彫込穴であ
る。空隙部２３は、軸方向における軸受領域Ｍの外側と
内側の間に形成されており、外側の回転隙間Ｃ₁ ，内側
の回転隙間Ｃ₁ よりも大きい回転隙間Ｃ₄ を有してい
る。この例の場合、軸摺動部はＬ₅ とＬ₆ の２箇所とな
るが、実質的な軸摺動部は範囲の広いＬ₅ であり、実質
的な回転隙間の入口位置Ｐ₁ とシール摺擦部の位置Ｐ₂
は距離Ｗ₅ 離れることになる。軸摺動部Ｌ₆ にトナーが
侵入した場合、軸細り等の問題が生じ得るが、軸摺動部
Ｌ₅ で良好な軸受機能が維持されるので装置の機能への
ダメージはない。また、トナーが軸摺動部Ｌ₆ を通過し
ても空隙部２３に溜まるので、実質的な軸摺動部Ｌ₅ に
侵入する時間は非常に長くなる。

【００１５】図２（ｃ）は請求項２に対応する他の変形
例を示すものである。上記各実施例が軸受側の形状によ
って技術的思想を具体化したのに対し、軸側の形状によ
って達成する例である。ストレートの軸穴を有する軸受
２５の内側面２５ａにＶリング５３の稜線部５３ｃが摺
擦しており、軸方向における軸受領域Ｍの外側と内側の
間にはトナー側寄りの位置をもって空隙部２６が形成さ
れている。空隙部２６は、軸２４の対応部位に小径部２
４ａを形成することによって得られるもので、外側の回
転隙間Ｃ₁ ，内側の回転隙間Ｃ₁ よりも大きい回転隙間
Ｃ₅ を有している。この例の場合も軸摺動部はＬ₇ とＬ
₈ の２箇所となるが、実質的な軸摺動部は範囲の広いＬ
₇ であり、実質的な回転隙間の入口位置Ｐ₁ とシール摺
擦部の位置Ｐ₂ は距離Ｗ₆ 離れることになる。従って上
記例と同様のトナー侵入防止又は装置の延命化機能を得
ることができる。

【００１６】なお、図２（ｂ），（ｃ）の軸摺動部Ｌ
₆ ，Ｌ₈ の部分は回転隙間が周方向に一様な円形とした
が、これに限らず例えば図３に示すように、回転隙間Ｃ
₁ ，Ｃ₆ が周方向に交互に存在する形状とすることもで
きる。

【００１７】図４（ａ）は請求項３に対応する実施例を
示すものである。この例で示す搬送スクリュ５の軸２７
の端部は、径がＤ₁ の小径部２８とＤ₂の大径部２９と
から構成されており、小径部２８を支持する軸受３０の
内側面３０ａに大径部２９に嵌装されたＶリング５３の
稜線部５３ｃが摺擦している。軸受３０には、軸２７と
遮断された空隙部３１が形成されており、空隙部３１は
Ｖリング５３の接触径（シール摺擦径）Ｄ₃ より小さい
範囲内において内側に向いた開口を有している。この例
の場合、軸摺動部の回転隙間の入り口位置はシール摺擦
部の位置と一致するが、空隙部３１が存在するため、シ
ール摺擦部を越えて本来的なシール空間１２に溜まった
トナーは、滞留圧縮が強まった場合、回転隙間に侵入す
る前にそれよりも広い空間である空隙部３１に入り込
む。これによって回転隙間への侵入時間が長引く。

【００１８】図４（ｂ）は請求項３に対応する実施例の
変形例を示すものである。軸受３２には、軸８と一部分
が遮断された空隙部３３が形成されており、空隙部３３
はＶリング５３の接触径（シール摺擦径）Ｄ₃ より小さ
い範囲内において内側に向いた開口を有している。この
例の場合、回転隙間の入口位置Ｐ₁ とシール摺擦部の位
置Ｐ₂ は距離Ｗ₆離れており、その分上記例に比べて装
置の延命化機能が向上する。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、シール摺擦部と回転隙
間の入口位置との軸方向の位置ずれ構成又は粉体の滞留
容積の拡大構成によって粉体が回転隙間内に直ちに侵入
するのを防止又は遅らせることができるので、記録装置
等の機能の延命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に対応する実施例を示す概要断面図で
ある。

【図２】請求項２に対応する実施例を示す概要断面図で
ある。

【図３】軸受の内側面の変形例を示す側面図である。

【図４】請求項３に対応する実施例を示す概要断面図で
ある。

【図５】本発明の適用例としてのプロセスカートリッジ
の一部省略の斜視図である。

【図６】粉体中での回転部材の使用状態を示す断面図で
ある。

【図７】従来のシール構造を示す断面図である。

【図８】従来の機構的シール構造を示す断面図である。

【図９】従来のシール構造の変形例を示す断面図であ
る。

【図１０】従来のシール構造における中間部材を用いた
例の断面図である。

【図１１】従来のシール構造における粉体の侵入状態を
示す断面図である。

【図１２】従来のシール構造における粉体の侵入状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

８，１８，２４，２７回転部材の端部としての軸９，１４，１７，２０，２２，２５，３０，３２軸受５３シール部材２１，２３，２６，３１，３３空隙部Ｐ₁ 軸摺動部の最も内側の位置としての回転隙間の入
口Ｐ₂ シール部材の接触位置としてのシール摺擦部の位
置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤やトナー等の粉体が存在する領域内
で回転する回転部材と、該回転部材の端部を支持する軸
受と、上記回転部材と軸受との間の隙間への上記粉体の
侵入を防止する目的で設けられ上記回転部材に嵌装され
て上記軸受に直に接触するシール部材とが備えられた回
転部材のシール構造において、上記回転部材の上記軸受に対する軸摺動部の軸方向にお
ける最も内側の位置が、上記シール部材の上記軸受に対
する接触位置より外側ヘ離れていることを特徴とする回
転部材のシール構造。
【請求項２】現像剤やトナー等の粉体が存在する領域内
で回転する回転部材と、該回転部材の端部を支持する軸
受と、上記回転部材と軸受との間の隙間への上記粉体の
侵入を防止する目的で設けられ上記回転部材に嵌装され
て上記軸受に直に接触するシール部材とが備えられた回
転部材のシール構造において、軸方向における軸受領域の外側と内側の間に、外側と内
側の回転隙間より大きい回転隙間を有する空隙部が存在
することを特徴とする回転部材のシール構造。
【請求項３】現像剤やトナー等の粉体が存在する領域内
で回転する回転部材と、該回転部材の端部を支持する軸
受と、上記回転部材と軸受との間の隙間への上記粉体の
侵入を防止する目的で設けられ上記回転部材に嵌装され
て上記軸受に直に接触するシール部材とが備えられた回
転部材のシール構造において、上記軸受に、該軸受の軸方向内側の側面における上記シ
ール部材の接触径よりも小さい範囲内に開口を有し少な
くとも一部分が上記回転部材と遮断された空隙部が形成
されていることを特徴とする回転部材のシール構造。