| 【発明の名称】 |
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 |
| 【発明者】 |
【氏名】山本 徹之
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| 【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。 |
【特許請求の範囲】
【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。
【請求項２】 上記グリースの含有率が２重量％以上２０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。
【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。
【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。
【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。
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【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１０１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２０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２０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１２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１０１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１１１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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５０６１
【氏名又は名称】バンドー化学株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年５月１４日（１９９９．５．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６５８６８
【弁理士】
【氏名又は名称】角田 嘉宏 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２０６８４（Ｐ２０００−３２０６８４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１３４１９６ |
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