(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状の羽根部と、この羽根部の少なくとも一方の端部から演出した軸部とを備えるトナー撹拌・搬送用スクリューであって、
ウィスカ形態の補強充填剤を１０質量％以上５０質量％以下含有し、さらに固体潤滑剤を５質量％以上１５質量％以下含有する樹脂組成物で一体成型することを特徴とするトナー撹拌・搬送用スクリュー。
【請求項２】
上記補強充填剤が、マグネシウムオキシサルフェートウィスカ、ケイ酸カルシウムウィスカ又は天然鉱物繊維である請求項１に記載のトナー撹拌・搬送用スクリュー。
【請求項３】
上記樹脂組成物がポリブチレンテレフタレート樹脂又はアクリロニトリル樹脂とポリカーボネート樹脂のアロイである請求項１又は請求項２に記載のトナー攪拌・搬送用スクリュー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーを攪拌しつつ搬送するために用いられるトナー攪拌・搬送用スクリューに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子写真装置の現像装置においては、トナーおよび外添剤を攪拌しつつ搬送し、均一に混合された現像剤を現像ローラに供給する必要がある。このため、トナー供給部に、軸部の外周に螺旋状の羽根部を設けたトナー攪拌・搬送用スクリューが設置されている。
【０００３】
かかるトナー攪拌・搬送用スクリューとしては、強度や耐久性の面から金属製の軸部の外周に螺旋状の羽根部を樹脂組成物で形成したものが一般的に用いられており、軸部と羽根部とを樹脂組成物で一体成形したものも検討されている。
【０００４】
上記トナー攪拌・搬送用スクリューに使用される樹脂組成物としては、熱変形性が少なく、耐熱性及びトナーとの非粘着性に優れ、寸法安定性及び強度に優れる合成樹脂、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ＡＢＳ樹脂とＰＣ樹脂のアロイ（ＡＢＳ樹脂／ＰＣ樹脂）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ樹脂）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ樹脂）などに、補強充填材としてガラス繊維を充填したものが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のスクリュー用樹脂組成物の補強充填材として用いられるガラス繊維は、安価で熱安定性があり剛性向上効果に優れる点で好ましいが、成形品の表面を粗くし、摩擦係数を増大させるとともに、表面に露出したガラス繊維により当接する相手方の軸受やシール、枠体などを摩耗させる。従って、軸部をも樹脂組成物で成形する従来の粉体攪拌・搬送用スクリューは、軸部外周の軸受、シール等との摺動部分に金属円管を嵌合させ、表面平滑性及び摺動性を付与する必要があった。そのため、上記従来の合成樹脂製のトナー攪拌・搬送用スクリューの製造において、例えば一般的な射出成形を採用する場合でも成形時に金属インサートが必要となり、コストアップや工程数の増加を招来している。また、ガラス繊維は人体にも悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００６】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、従来のガラス繊維の補強充填材を含む合成樹脂と同程度の剛性及び振れ精度を有し、かつ、軸部に金属円管や金属シャフトを用いた場合と同程度の表面平滑性、摺動性を有するトナー攪拌・搬送用スクリューの提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、ウィスカ形態の補強充填材が成形品の表面性状を平滑にし、軸受、シール及び枠体との摺動抵抗を小さくして傷めず、さらにベース樹脂に対する補強効果も大きいことを見出した。
【０００８】
その結果得られた発明は、螺旋状の羽根部とこの羽根部の少なくとも一方の端部から延出した軸部とを備えるトナー攪拌・搬送用スクリューであって、ウィスカ形態の補強充填材を１０質量％以上５０質量％以下含有する樹脂組成物で一体成形するものである。
【０００９】
上記樹脂組成物（つまりウィスカ形態の補強充填材を１０質量％以上５０質量％以下含有する樹脂組成物）で一体成形した本発明のトナー攪拌・搬送用スクリューによれば、ウィスカ形態の補強充填材によって、ガラス繊維を含有する樹脂組成物で成形した従来の粉体攪拌・搬送用スクリューと同程度の剛性及び振れ精度を有し、回転軸トルクに十分耐えることができる。また、当該補強充填材がウィスカ形態であるため、当該樹脂組成物の成形品の表面が高い表面平滑性及び低い摺動抵抗を有し、その結果、従来必要であった金属円管や金属シャフトを軸部に設けなくても、当該軸部と嵌合する軸受、シール又は枠体を摩耗させることが低減される。
【００１０】
【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は本発明の一実施形態に係るトナー攪拌・搬送用スクリューを示す平面図である。
【００１１】
図１のトナー攪拌・搬送用スクリュー１は、回転によって粉体を攪拌・搬送する螺旋状の羽根部２と、その羽根部２の両端部から延出した軸部３ａ、３ｂとから構成される。当該トナー攪拌・搬送用スクリュー１は、羽根部２と軸部３ａ、３ｂとが、ベース樹脂にウィスカ形態の補強充填材を含有する樹脂組成物で一体成形したものである。
【００１２】
上記ベース樹脂としては、熱変形性が少なく、耐熱性及びトナーとの非粘着性に優れ、寸法安定性及び強度に優れる合成樹脂、具体的には、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ＡＢＳ樹脂とＰＣ樹脂のアロイ（ＡＢＳ樹脂／ＰＣ樹脂）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ樹脂）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ樹脂）などが用いられる。
【００１３】
またウィスカ形態の補強充填材としては、当該トナー攪拌・搬送用スクリュー１に必要な強度を付与するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、マグネシウムオキシサルフェートウィスカ、ケイ酸カルシウムウィスカ、天然鉱物繊維、マイカ、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ等を用いることができる。これらの中でも、マグネシウムオキシサルフェートウィスカ、ケイ酸カルシウムウィスカ、天然鉱物繊維及びマイカが強度面及び補強効果面から好ましく、これらの群より選択される１種又は２種以上のものを用いるとよい。
【００１４】
上記天然鉱物繊維としては、具体的には、ウォラストナイト（珪灰石粉）などが挙げられる。これららの天然鉱物繊維は、合成樹脂中での配向性が低く、上記補強効果を等方的に発現することができる。また天然鉱物繊維は、合成樹脂中への分散性が良好であり、成形品の表面への析出が低減されるため、成形品の表面平滑性が促進され、当該トナー攪拌・搬送用スクリュー１の摺動性及び耐摩耗性を促進することができる。
【００１５】
上記補強充填材の配合比としては１０質量％以上５０質量％以下が好ましい。これは、補強充填材の配合比が上記範囲より小さいと、十分な補強効果及び摺動効果が得られず、螺旋状の羽根部２が変形したり、枠体との摺動抵抗が大きくなって駆動トルクを上昇させるおそれがあり、逆に、補強充填材の配合比が上記範囲を超えると、樹脂組成物が脆くなり、回転トルクに耐えることができなくなることや、成形性が低下し、トナー攪拌・搬送用スクリュー１として必要な振れ精度が得られなくなること等の不都合が発生することからである。
【００１６】
また上記樹脂組成物には、さらに固体潤滑材を含有するとよい。かかる固体潤滑材は、表面に何らかの外力が作用した場合にのみ融解・変形し、枠体との摺動抵抗をさらに低減でき、スクリューの耐久性を向上させ、駆動モータ容量を小さくすることができる。また、液体潤滑材のように羽根部表面に滲み出し、トナーを溶かしたり、凝集させて、汚染や回転抵抗の増大を生じないので、当該トナー攪拌・搬送用スクリュー１に好適である。この固体潤滑材としては、ポリテトラフルオロエチレン、超高分子量ポリエチレン等を用いることができ、中でもポリテトラフルオロエチレンは、融点が約３７０℃と比較的高く、耐久性及び潤滑性の面から好ましい。
【００１７】
上記固体潤滑材の配合比としては５質量％以上１５質量％以下が好ましい。これは、固体潤滑材の配合比が上記範囲より小さいと、上述の摺動抵抗の低減効果が小さく、逆に、固体潤滑材の配合比が上記範囲を超えると、ベース樹脂の強度や耐久性などが低下してしまうことからである。
【００１８】
上記樹脂組成物を用いてトナー攪拌・搬送用スクリュー１を成形する方法としては、ベース樹脂と補強充填材とをヘンシェルミキサー等の通常用いられる混合手段で混合し、押出し混練してペレット化し、これをスクリューに対応した形状のキャビティを有する精密な金型に射出成形すればよい。
【００１９】
なお、本発明のトナー攪拌・搬送用スクリューは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、軸部３ａ及び軸部３ｂの一方のみ（駆動軸部）を備えるものも可能である。
【００２０】
【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。
【００２１】
［実施例１］
ベース樹脂としてＡＢＳ／ＰＣアロイ樹脂（ダイセル化学社製「ノバロイＳ３１００」）７０質量％、補強充填材としてマグネシウムオキシサルフェートウィスカ（宇部マテリアルズ社製「モスハイジＡ」）２９質量％、添加材としてステアリン酸マグネシウム０．６質量％及びアミノシラン０．４質量％を、攪拌機（三井三池製作所社製「ＦＭ７５Ｃ型ヘンシェルミキサー」）に入れ、常温で２０分間高速混合したものを押し出し、径約３ｍｍ、長さ約３ｍｍのペレット状樹脂組成物を作製した。このペレット状樹脂組成物を射出成形機に供給し、スクリュー用金型に射出し、冷却することで実施例１のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００２２】
［実施例２］
さらに固体潤滑材としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）１０質量％を加え、ベース樹脂の配合比を６０質量％とした以外は上記実施例１と同様にして実施例２のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００２３】
［実施例３］
ベース樹脂をポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）とし、補強充填材をケイ酸カルシウムウィスカとした以外は上記実施例１と同様にして実施例３のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００２４】
［実施例４］
さらに固体潤滑材としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）１０質量％を加え、ベース樹脂の配合比を６０質量％とした以外は上記実施例３と同様にして実施例４のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００２５】
［実施例５］
補強充填材を天然鉱物繊維（ウォラストナイト；キンセイマテック（株）社製「ＦＰＷ−３５０」）とした以外は上記実施例１と同様にして実施例５のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００２６】
［比較例１］
ベース樹脂を９３．８２質量％、補強充填材を６質量％、ステアリン酸マグネシウムを０．１２質量％、アミノシランを０．０６質量％とした以外は上記実施例１と同様にして比較例１のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００２７】
［比較例２］
ベース樹脂を３８．２質量％、補強充填材を６０質量％、ステアリン酸マグネシウムを１．２質量％、アミノシランを０．６質量％とした以外は上記実施例１と同様にして比較例２のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００２８】
［比較例３］
補強充填材としてガラス繊維（旭ファイバーグラス社製「チョップドガラス繊維」）を用いた以外は上記実施例１と同様にして比較例３のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００２９】
［比較例４］
補強充填材として９．７質量％のアラミド繊維（帝人社製「テクノーラ」）を用い、ベース樹脂を９０質量％、ステアリン酸マグネシウムを０．２質量％、アミノシランを０．１質量％とした以外は上記実施例１と同様にして比較例４のトナー攪拌・搬送用スクリューを得た。
【００３０】
［特性の評価］
上記実施例１〜４のトナー攪拌・搬送用スクリューと比較例１〜４のトナー攪拌・搬送用スクリューとを用い、スクリューの特性である振れ、たわみ、ねじり破断トルク及び摺動性について以下の方法で測定し、その結果を下記表１に示す。
【００３１】
（１）振れ
スクリューの軸部の両端部をＶブロックで支持し、スクリューの長手方向中央部にダイアルゲージを当て、１回転させたときに生じる振れ幅をダイアルゲージで測定する。
【００３２】
（２）たわみ
スクリューの軸部の両端部をＶブロックで支持し、スクリューの長手方向中央部にハイトゲージをセットし、同じ位置に基準ウエイト（０．９８Ｎ）を釣り下げ、重みによりスクリューが変形（たわみ）した量をハイトゲージで測定する。
【００３３】
（３）ねじり破断トルク
スクリューの軸部のうち一方の端部を保持し、他方の端部にトルクゲージをセットした後、ねじりを加え、スクリューが破断したときのトルクをトルクゲージで測定する。
【００３４】
（４）摺動性
内径６ｍｍ、幅４ｍｍのＰＯＭ（ポリプラスチックス（株）社製「ジュラコンＮＷ−０２」）軸受にスクリューの軸部（外径６ｍｍ）をセットし、軸荷重２．９４Ｎ、回転数９６ｒｐｍの条件下で１００時間運転し、軸受内径の磨耗量（ｍｍ）を測定する。
【００３５】
【表１】
0003587377.tif 000002
【００３６】
上記表１に示すように、実施例１〜５のトナー攪拌・搬送用スクリューは振れ、たわみ、ねじり破断トルク及び摺動性ともに優れた値を示している。中でも、固体潤滑材を含有する実施例２及び４のトナー攪拌・搬送用スクリューはより高い摺動性を示している。また、補強充填材として天然鉱物繊維を用いた実施例５のトナー攪拌・搬送用スクリューは、固体潤滑材を含有していなくても高い摺動性を示している。一方、比較例１のトナー攪拌・搬送用スクリューは、補強充填材の配合比が小さいので、振れとたわみが大きく、剛性が不足している。比較例２のトナー攪拌・搬送用スクリューは、補強充填材の配合比が大きいので、ねじり破断トルクが小さくなっている。比較例３のトナー攪拌・搬送用スクリューは、補強充填材としてガラス繊維を用いているので、軸受磨耗量が大きく、低い摺動性を示している。比較例４のトナー攪拌・搬送用スクリューは、振れ及びたわみが大きく、剛性が不足している。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガラス繊維を含有する合成樹脂からなるトナー攪拌・搬送用スクリューと同程度の剛性及び振れ精度を有し、かつ、高い表面平滑性、低い摺動抵抗を有するトナー攪拌・搬送用スクリューを得ることができる。また、金属円管や金属シャフトを軸部に設けなくても、軸部や駆動ギアと嵌合でき、それらを傷めたり、摩耗させたりすることが少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトナー攪拌・搬送用スクリューを示す平面図である。
【符号の説明】
１  トナー攪拌・搬送用スクリュー
２  羽根部
３ａ  軸部
３ｂ  軸部
【図１】
0003587377.tif 000003