(57)【要約】【課題】  スプリングバックして拡大しうるスリットを有していながら粉体の漏れのない回転状軸シール材を提供する。【解決手段】  粉体容器１の円筒状軸シール材４ｂは円筒状軸シール材４ｂの内側にカットパイル７ｂを有するパイル織編物７からなるパイル５とパイルの円筒状支持部材４ｃからなり、その外径４ｅは外圧により縮小され、かつ内径４ｄへの圧力により拡大され、円筒状軸シール材４ｂを回転体の支持枠２の取付孔２ａに挿着する時、円筒状軸シール材４ｂの外径４ｅをスリット８の縮小により取付け、スリット８のスプリングバックの拡大により取付孔２ａに密着して、円筒状軸シール材４ｂのスリット８への粉体３の侵入防止及び円筒状軸シール材４ｂの取付け箇所からの粉体３の漏れを回転軸方向へのパイル５の倒れを押戻す力あるいは回転軸方向へのパイル５の倒れを押戻す手段とパイル５のファイバー密度とにより行い、粉体３の漏れを防止している。【選択図】      図４
2014102897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を取り扱う回転装置の回転体の回転軸から粉体の漏出が防止された円筒状軸シール材において、円筒状軸シール材は繊維からなるパイルを形成してなる織編物とこのパイルが形成された織編物を支持する円筒状支持部材からなり、この円筒状支持部材は外周からの外圧により外径が縮小しうる構造を有し、かつ、円筒状軸シール材のパイルからなる内径に回転軸から作用する圧力により外径が拡大しうる構造を有する部材から形成され、パイルは円筒状軸シール材の内側に形成のカットパイルからなるパイル織物又はパイル編物（これらを「パイル織編物」という。）から構成され、回転体の支持枠の取付孔に円筒状軸シール材を挿着する際に、円筒状軸シール材の外径が挿着前は取付孔と同じであるかもしくは取付孔より若干大きく、挿着時に円筒状軸シール材の外径は縮小可能なスリットを有して、弾性により取付孔から受ける外圧に抗して取付孔に圧入により外径を縮小して取付けされ、取付け後はスリットのスプリングバックにより外径を拡げて取付孔に密着するように構成され、円筒状軸シール材の外周に形成されている略直線状のスリットへの粉体の侵入防止を、円筒状軸シール材の中心からスリット端面側のパイル同士が重なり位置までの距離が回転軸の半径よりも大きく、かつ、粉体容器に設けられた回転軸が通る孔の半径を上記円筒状軸シール材の中心からスリット端面側のパイル同士が重なり位置までの距離より小さく構成して、パイル密度即ちファイバー密度、パイルの構成、回転軸との取付けによる回転軸方向へのパイルの倒れ、又は回転軸方向のパイルの倒れを押戻す手段の１つ以上を用いて円筒状軸シール材の軸方向内側のパイルが容器の回転軸の通る孔の周辺の壁と接するように構成し、円筒状軸シール材の取付け箇所からの粉体の漏れを防止し、円筒状軸シール材の外周、スリット、および回転軸からの粉体の漏れを防止したことを特徴とする円筒状軸シール材。
【請求項２】
粉体の漏れが防止された円筒状軸シール材は、パイル密度即ちファイバー密度、パイルの構成、回転軸との取付けによる回転軸方向へのパイルの倒れ、又は回転軸方向のパイルの倒れを押戻す手段の１つ以上を用いて円筒状軸シール材の軸方向内側のパイルが容器の回転軸の通る孔の周辺の壁と接するように構成され、粉体容器に設けられた回転軸が通る孔は円筒状軸シール材の地糸からなる円形よりも小さくなった孔径又は円筒状軸シール材のスリット端面側のパイル同士の重なり位置までの距離よりも小さくなった孔径からなり、
パイルの構成が開繊された直毛繊維のパイル、斜毛された直毛繊維のパイル、捲縮された繊維のパイルの中から選ばれるパイルの構成、あるいは、外側の回転軸方向に倒れるパイルが押戻される手段が、回転軸を受ける軸受手段、軸受に形成した円筒状の凸部手段、円筒状軸シール材と軸受の間に設けられたスペーサー手段のいずれかの一手段以上からなるパイルの押戻し手段によりパイルが押込まれるように構成され、このパイルの倒れの部分又はパイルの膨らみの部分により粉体容器に設けられた回転軸が通る孔周辺の壁に接して、円筒状軸シール材からの粉体の漏れが防止されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒状軸シール材。
【請求項３】
粉体の漏れが防止された円筒状軸シール材におけるパイル織編物からなるカットパイルが支持された円筒状支持部材は、金属部材、樹脂部材、弾性を有するゴム部材のいずれかからなる平板状の支持部材から形成されて、円筒状の突き合わせ状に巻き回されて円筒状に形成されるか又は成形型により成形され、この円筒状軸シール材は回転軸方向に対してスリットが設けられっていることを特徴とする請求項１に記載の円筒状軸シール材。
【請求項４】
円筒状軸シール材におけるパイル織編物からなるカットパイルは、天然繊維もしくは合成繊維よりなり、粉体の漏れを防止する単位面積当たりの繊維からなるパイル５のファイバー密度である単位面積当たりのファイバー本数Ｎは、下記の式（１）に示す範囲で構成され、そのパイルのファイバーの長さをＩとし、回転軸へのパイルのオーバーラップ量をδとするとき、オーバーラップ量δは下記の式（２）に示す関係を有し、又、押戻し手段による押戻し距離は円筒状軸シール材が回転軸に挿入され、外側に倒れているパイルがパイルの先端位置から回転軸方向の内側へ押戻し手段によって押戻され、又、この押戻し手段によるパイルの軸方向内側への押戻し距離が下記の式（５）に示す距離以上でかつシール材の幅の１／２の範囲からなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の円筒状軸シール材。
ただし、
［Ｌ／｛２×（２Φt＋ΦF）｝］2＜Ｎ≦［Ｌ／（２×ΦF）］2……（１）
δ＞Ｉ−［Ｉ×｛（ΦF＋２Φt）／Ｐ｝］……（２）
なお、式（２）において、Ｐ＝Ｌ／（Ｎ）1/2……（３）
の関係を有し、
パイル間の間隙率（％）＝［｛（Ｐ／２）−ΦF｝／（Ｐ／２）]×１００……（４）とするとき、
押戻し距離（ｍｍ）≧円筒状軸シール材の幅×（パイル間の間隙率／１００）……（５）
であり、
なお、式（１）において、Ｌは単位面積の一辺の単位長さ、ΦFはパイル織編物に使用のパイルのファイバーの平均径もしくはカットパイルの平均パイルのファイバー径、Φtは粉体の粒子径、Ｐはカットパイルのパイルのファイバー間の平均ピッチである。
【請求項５】
円筒状軸シール材と回転軸を支持して摺動する軸受とが一体的に構成され、一体的に構成された軸受部と軸シール材の間にパイルの倒れによる軸受部への噛み込み防止空間が設けられた構造、又は該軸受の内面に軸受の摺動部と異なる円筒状の凸部が設けられており、該円筒状の凸部が円筒状軸シール材と一体化されて、該円筒状の凸部によってパイルのファイバーが回転軸方向である内側へ向けられて、円筒状軸シール材と軸受が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の円筒状軸シール材を用いた回転軸シールユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉体を取り扱う装置の回転体の回転軸の端部をシールする円筒状支持部材の内側に形成のカットパイルを有するパイル織物又はパイル編物（以下、パイル織物又はパイル編物を「パイル織編物」という。）からなる円筒状軸シール材に関し、特にスプリングバックによって円筒軸の端部から粉体の漏れを生じることの無い、円筒状軸シール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粉体を取り扱う装置の回転体の回転軸の端部をシールするシール材には、ゴム系のシール材、スポンジ系のシール材、あるいは、フェルト系のシール材が適用されている。これらのシール材の中で、ゴム系のシール材は粘弾性を有することで摩擦係数が高い。このため、ゴム系のシール材は高回転になると熱を発生し、摩耗によるシール性能の低下があり、寿命に問題があった。さらに摩擦熱の発生に伴なって、被シール材である粉体が電子写真装置のトナーなどの樹脂よりなる粉体の場合には、摩擦熱によって粉体が軟化せしめられて回転軸に固着し、電子写真装置の回転装置をロックさせてしまう問題があった。又、シール材の面による接触からなるシールでは、トルクが上昇して回転装置の寿命に問題を生じさせていた。【０００３】
一方、スポンジ系のシール材では、シール材に気泡を有しているため、圧縮状態で使用することが一般的である。しかし、シール材に気泡を有しているため、粉体がシール材の中には入り込んでシール性能を低下せしめ、かつ、高速回転では摩擦熱によってゴム系のシール材と同様に、被シール材である粉体樹脂が軟化されて回転軸に固着し、回転装置をロックさせてしまう問題があった。【０００４】
さらに、フェルト系のシール材では、ファイバーを圧縮して製作したフェルトを使用しているため、ファイバーの方向性が不規則であるため、粉体がシール材内のファイバー間に入り始めると、粉体の規制ができなくなり、シール性能の低下が生じていた。【０００５】
これらのことから粉体を取り扱う装置などの粉体用のシール材に求められる特性としては、高シール性、低摩擦力、高寿命、さらに低コストなどである。【０００６】
そこで、粉体用のシール材として基布の表面からパイルを起毛させたパイル織物からなり、この織物のパイルの先端を揃えてカットしたカットパイルを回転体の回転方向に斜毛し、一方、このパイルの根元に存在する空隙部を、このパイルに含まれている捲縮性のファイバーで塞いで空隙部を減少させることで、粉体の入り込みを防いでいる（例えば、特許文献１参照。）。【０００７】
又、スポンジやフェルトからなるシール材として、スポンジなどの発泡性の基材の表面にフェルトを配置し、フェルトの表面を回転体の外周面に接触させてシールを行い、あるいは中空ファイバー又は多孔性の中空ファイバーからなる糸をパイル用糸として回転体のシール材としたものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。【０００８】
ところで、これらのシール材は、基本的には平面状のシール材であるので、回転体の回転軸に適用するためには、円形に曲げなければならない。そのために自動挿入が困難で、手作業を必要とするので機械化し難かった。【０００９】
そこで、本発明の発明者らは、粉体で処理する粉体処理用ローラなどの回転軸に、軸封として適用する粉体漏出防止用の円筒状シール部材において、スリットを有する円筒状シール部材の径を円筒状シール部材の取付孔の孔径に合せて縮小して取付け可能とすることで、取付けた時に径を縮小して取付けたスリットがスプリングバックによって拡大可能であり、回転体の回転軸径に順応して円筒状シール部材のパイルもしくはファイバーの中央の孔径を容易に拡大し得ることで回転軸への嵌合を容易とし、さらに円筒状シール部材の挿着の自動挿入化を可能とし、さらに円筒状シール部材を外周の取付孔からの押圧力によって円筒状シール部材の外径を縮小し得ることで、粉体の回転軸からの漏出を的確に阻止できる円筒状シール部材を開発した（例えば、特許文献３参照。）。【００１０】
しかし、この円筒状シール部材は、スプリングバックを構築しているスリットが傾斜したスリットあるいはジグザグ状のスリットであり、製造面において、傾斜あるいはジグザグのカットにより裁断部の先端が鋭角になっているので、作業者の取り扱い時の安全性が懸念されている。又、円筒状シール部材はその形状が長方形でないので、製作時の円筒状にする前の工程では、打抜き加工が必要であり、打ち抜きによる部材のロスおよび製造時間の短縮ができない問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２０１４２７号公報
【特許文献２】特開２００３−５６７１３号公報
【特許文献３】特開２００８−２６７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、上記した先行技術が有するシール材としての問題点を解消して、スプリングバックして拡大しうるスリットを有していながらも粉体の漏れのない回転状軸シール材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、第１の手段では、粉体を取り扱う装置における回転装置である回転体の回転軸から粉体の漏れが防止された円筒状軸シール材であって、この円筒状軸シール材は、繊維すなわちファイバーからなるパイルを形成してなる織編物と、このパイルが形成された織編物を支持している円筒状支持部材から形成されている。この円筒状支持部材は外周からの外圧によりその外径が縮小しうる構造の部材からなり、かつ、円筒状軸シール材のパイルからなる内径に回転軸から作用する圧力によって外径が拡大しうる構造を有する部材から形成されている。さらに、パイルは円筒状支持部材の内側に形成のカットパイルを有するパイル織物又はパイル編物すなわちパイル織編物から構成されている。さらに、回転装置の回転体の支持枠の取付孔にこの円筒状軸シール材を挿着する際に、円筒状軸シール材の外径は挿着前は取付孔と同じであるかもしくは取付孔より若干大きく、挿着時に円筒状シール部材の外径は縮小可能なスリットを有することで、弾性によって取付孔から受ける外圧に抗して取付孔に圧入によって外径が縮小されて取付けられる。さらに取付けられた後は、スリットのスプリングバックによって外径が拡げられ、取付孔の内径に密着するように構成されている。さらに円筒状軸シール材の外周に形成されている略直線状のスリットへの粉体の侵入防止を以下のように行っている。すなわち、粉体容器に設けられた回転軸が通る孔の半径が円筒状軸シール材の中心からスリット端面側のパイル同士の重なり位置までの距離である回転軸の半径よりも大きく、かつ、粉体容器に設けられた回転軸が通る孔の半径が、円筒状軸シール材の中心からスリット端面側のパイル同士の重なり位置までの距離よりも小さく構成されることで、パイル（即ちファイバー）密度やパイルの構成で回転軸との取付けによる回転軸方向へのパイルの倒れあるいは膨れ又は回転軸方向のパイルの倒れあるいは膨れを押戻す手段により円筒状軸シール材の軸方向内側のパイルを容器の軸が通る孔の周辺の壁と接するように構成し、円筒状軸シール材の取付け箇所からの粉体の漏れが防止され、円筒状軸シール材の外周、スリット、および、回転軸からの粉体の漏れが防止されたことを特徴とする円筒状軸シール材である。【００１４】
第２の手段では、粉体の漏れが防止された円筒状軸シール材は、パイル（即ちファイバー）密度やパイルの構成と回転軸との取付けによる回転軸方向へのパイルの倒れあるいは膨れ又は回転軸方向へのパイルの倒れあるいは膨れを押戻す手段を用いて円筒状軸シール材の軸方向内側のパイルを粉体容器の軸が通る孔の周辺の壁と接するように構成し、粉体容器に設けられた回転軸が通る孔は円筒状軸シール材の地糸からなる円形よりも小さくなった孔径又は円筒状軸シール材のスリット端面側のパイル同士の重なり位置までの距離よりも小さくなった孔径からなる。そして、パイルの構成が、開繊された直毛繊維のパイル、斜毛された直毛繊維のパイル、捲縮された繊維のパイルの中から選ばれるパイルの構成からなり、又は外側の回転軸方向に倒れるパイルあるいは膨れるパイルが押戻される手段が、回転軸を受ける軸受、軸受に形成した円筒状の凸部、あるいは円筒状軸シール材と軸受の間に設けられるスペーサーから選ばれる手段のパイルの押戻し手段により、パイルが押込まれるように構成されている。さらに、このパイルの倒れの部分又はパイルの膨らみの部分により、粉体容器に設けられている回転軸が通る孔の周辺の壁に接して、円筒状軸シール材から粉体の漏れが防止されていることを特徴とする第１の手段の円筒状軸シール材である。【００１５】
第３の手段では、粉体の漏れが防止された円筒状軸シール材におけるパイル織編物からなるカットパイルを支持した円筒状支持部材は、金属部材、樹脂部材、弾性を有するゴム部材のいずれかから選ばれる平板状の支持部材からなり、この平板状の支持部材が有する平面状のカットパイルは円筒状の突き合わせ状に巻き回されて円筒状軸シール材に形成されるか又は成形型により円筒状軸シール材に形成されている。これらの手段によって円筒状支持部材は回転軸の方向に対してスリットが設けられていることを特徴とする第１の手段の円筒状軸シール材である。【００１６】
第４の手段では、円筒状軸シール材におけるパイル織編物からなるカットパイルは、天然繊維もしくは合成繊維よりなっている。そして、パイル織編物における粉体の漏れを防止する単位面積当たりの繊維すなわちファイバーからなるパイル（即ちファイバー）密度を示す単位面積当たりのファイバー本数Ｎは、下記の式（１）に示す式の範囲で構成されている。この式（１）では、そのパイルのファイバーの長さをＩとし、回転軸へのパイルのオーバーラップ量をδとするとき、オーバーラップ量δは下記の式（２）に示す関係を有しており、又、押戻し手段による押戻し距離は、円筒状軸シール材が回転軸に挿入され、外側に倒れているあるいは膨れているパイルがパイルの先端位置から回転軸方向の内側へ押戻し手段の軸受あるいはスペーサーによって押戻され、この押戻し手段による押戻されるか、又は、この押戻し手段による押し込まれた距離が下記の式（５）に示す距離以上でかつシール材の幅の１／２の範囲からなっている、ことを特徴とする第１〜３の手段のいずれか一つの手段に記載の円筒状軸シール材である。
ただし、
［Ｌ／｛２×（２Φt＋ΦF）｝］2＜Ｎ≦［Ｌ／（２×ΦF）］2……（１）
δ＞Ｉ−［Ｉ×｛（ΦF＋２Φt）／Ｐ｝］……（２）
なお、式（２）において、Ｐ＝Ｌ／（Ｎ）1/2……（３）
の関係を有し、
パイル間の間隙率（％）＝［｛（Ｐ／２）−ΦF｝／（Ｐ／２）]×１００……（４）
とするとき、
押戻し距離（ｍｍ）≧円筒状軸シール材の幅×（パイル間の間隙率／１００）……（５）
である。そして、押戻し距離は円筒状シール材の幅の側端部からパイルを内側に押戻して押込む距離である。
なお、式（１）において、Ｌは単位面積の一辺の単位長さ、ΦFはパイル織編物に使用のパイル（繊維）の平均径もしくはカットパイルの平均パイル（繊維）径、Φtは粉体の粒子径、Ｐはカットパイルのパイル（ファイバー）間の平均ピッチである。【００１７】
第５の手段では、円筒状軸シール材と回転軸を支持して回転軸を摺動させる部材である軸受とが一体的に構成され、一体的に構成された軸受部と軸シール材はパイルの倒れもしくは膨れにより、パイルが軸受部と接しない空間が設けられた構造、又は、この軸受の内面に軸受の摺動部と異なる内径で円筒状の凸部が設けられ、この円筒状の凸部が円筒状軸シール材と一体化している構造である。そして、この円筒状の凸部によってパイルのファイバーが回転軸の方向である内側の倒れる方向あるいは膨れる方向へ向けられて、円筒状軸シール材と軸受が形成されていることを特徴とする第１〜４のいずれか一つの手段の円筒状軸シール材を用いた回転軸シールユニットである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記の手段としたことで、粉体を取り扱う装置の回転体の回転軸の端部をシールする円筒状支持部材の内側に形成のカットパイルを有するパイル織編物からなる円筒状軸シール材はスプリングバックして拡大しうるスリットを有しているにもかかわらず粉体の漏れが生じない。【００１９】
すなわち、第１の手段では、円筒状軸シール材の取付け箇所からの粉体の漏れが防止され、円筒状軸シール材はその外周、スリット、および回転軸からの粉体の漏れが防止されている。【００２０】
第２の手段では、パイルの構成が開繊された直毛繊維のパイル、斜毛された直毛繊維のパイル、捲縮された繊維のパイルの中から選ばれるパイルの構成、あるいは外側の回転軸方向に倒れるパイルが、回転軸を受ける軸受、軸受に形成した円筒状の凸部、あるいは円筒状軸シール材と軸受の間に設けられるスペーサーからなる、パイル押戻し手段により押込まれ、かつ、パイルの倒れ又はパイルの膨らみにより粉体容器の回転軸の軸孔周辺の壁に接することで、円筒状軸シール材から粉体の漏れが防止される。【００２１】
第３の手段では、パイル織編物からなるカットパイルを外周で支持している円筒状支持部材は、金属部材、樹脂部材、弾性を有するゴム部材のいずれかからなる、平板状の支持部材を円筒状の突き合わせ状に巻き回して円筒状軸シール材とされるか、又は、成形型により成形され、この円筒状軸シール材には回転軸の方向に対してスリットが設けられているので、このスリットのスプリングバックによって、支持枠の孔径からなる取付孔に円筒状軸シール材が容易に取付けできる。【００２２】
第４の手段では、天然繊維もしくは合成繊維より円筒状軸シール材におけるパイル織編物からなるカットパイル形成し、このパイルのファイバー密度すなわち単位面積当たりのファイバーの本数を式（１）の範囲に構成し、又、押戻し手段を用いた回転軸に外挿された円筒状軸シール材の、外側に倒れあるいは膨れたパイルを内側へ戻す手段で押戻される距離の式（５）以上で、かつ、シール幅の１／２とすることで、パイルのファイバーからの粉体の漏出を的確に防止することができる。【００２３】
第５の手段では、円筒状軸シール材と回転軸を支持して回転軸を摺動させる部材である軸受とを一体的に構成し、一体的に構成された円筒状軸シール材と軸受部はパイルの倒れもしくは膨れによりパイルが軸受部と接しない空間が設けられた構造、又はこの軸受の内面に軸受の摺動部と異なる円筒状の凸部が設けられた構造とし、この円筒状の凸部を円筒状軸シール材と一体化し、パイルの倒れもしくは膨れによる変形、又は、この円筒状の凸部によってパイルのファイバーを回転軸の内側の方向へ向けて倒してあるいは膨らしているので、パイルの回転軸への噛み込みを無くすことができる。さらに、円筒状軸シール材を軸受と一体化して回転軸シールユニットとしているので、故障時に回転軸に嵌合した円筒状軸シール材は回転軸シールユニット毎の交換ができ、装置全体の交換ではなく部品ユニットごとの交換であるので、無駄がなく、省資源であり、補修時の作業性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】平板状シール材のパイルの構成を示す図。
【図２】円筒状軸シール材の基本構成の図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は（ａ）の左側から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）の断面図である。
【図３】粉体の漏れ防止の条件がΦＢ／２＜Ｄｐの時の図で、（ａ）は押戻し手段の軸受が回転軸に挿着されている図、（ｂ）は（ａ）から押戻し手段の軸受を除去した図、（ｃ）は（ｂ）の右方から見た図である。
【図４】図３の（ａ）の拡大図。
【図５】図３の（ｃ）の拡大図。
【図６】粉体の漏れ防止の条件がΦＢ／２＞Ｄｐの時の図で、（ａ）は押戻し手段の軸受が回転軸に挿着されている図、（ｂ）は（ａ）から押戻し手段の軸受を除去して粉体が隙間より漏れている図、（ｃ）は（ｂ）の右方から見た図でスリット幅の間隙がパイルの重なり位置まで生じている図。
【図７】円筒状軸シール材を回転軸に挿入して取付けた後のパイルの倒れおよび押戻し手段の軸受によりパイルを押戻したときのパイルの膨らみを示す図。
【図８】円筒状軸シール材を取付けた後に回転軸が挿入され、パイルが内側に倒れて取付けられた例を示す図。
【図９】パイル配列及びパイル間隙を示すモデルで、（ａ）の左はパイル配列を上面から見たモデル図、中央はパイル配列を側面から見たモデル図、右はパイルの最大撓み時の側面から見たモデル図、（ｂ）の左はパイル間隙を正面から見たモデル図、中央はパイルが重なり合ったパイル間隙を側面から見たモデル図。
【図１０】パイルのオーバーラップ量とパイル押込み範囲を示す図。
【図１１】円筒状軸シール材と軸受の間にスペーサーおよび軸受を設けた図。
【図１２】円筒状軸シール材を凸状軸受にてパイルを押戻した状態を示す図。
【図１３】円筒状軸シール材と軸受が一体化されて形成された回転軸の軸シールユニットの取付け状態を示す図。
【図１４】円筒状軸シール材と軸受が一体化されて形成された他の形状の回転軸の軸シールユニットの取付け状態を示す図。
【図１５】パイルが回転軸方向外側に倒れている時の押込み手段の凸部の高さを変更して行うパイルの膨らみ量の測定部を示す図。
【図１６】振動試験機の概要図。
【図１７】攪拌試験機の概要図。
【図１８】円筒状軸シール材の使用例を示す図で、（ａ）は供給ローラ軸で、（ｂ）は攪拌ローラ軸での使用例を示す図。
【図１９】スリット幅とシール材であるパイル織編物からなるパイル糸の必要開き角度の関係および回転軸と容器の孔の隙間との関係について机上算出したグラフ。
【図２０】円筒状軸シール材とステンレス製シャフトと樹脂製シャフトにおける粉体の攪拌漏れ試験のランニング時間と漏れのレベルの関係を示すグラフ。
【図２１】金型で成形したパーティングラインを有する回転軸シャフトを用いた従来のゴム製のシール材と本発明の円筒状軸シール材における粉体の攪拌漏れ試験のランニング時間と漏れのレベルの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について、図面および表を参照して、以下に説明する。第１の手段の発明は、粉体３を取り扱う装置１、例えば粉体容器９、に配設されている回転装置である回転体１ａの回転軸１ｂから、粉体３の漏出を防止した円筒状軸シール材４ｂにおけるものである。そして、この円筒状軸シール材４ｂでは、ファイバーからなるパイル５を有するパイル織編物７がパイル５の先端を中心４ｉ側に向けて円筒状となって円筒状支持部材４ｃに形成されている。又、この円筒状支持部材４ｃはその外周からの外圧によって円筒状支持部材４ｃの外径４ｅが縮小しうる構造の部材からなっている。さらに、この円筒状軸シール材４ｂのパイル５の内径４ｄの内周面は、内部に嵌合されている回転軸１ｂから受ける外周側への圧力によって、円筒状支持部材４ｃである外輪支持部材４ｈの外径４ｅを拡大しうる構造の部材から形成されている。
【００２６】
このパイル５は円筒状支持部材４ｃの内側に形成のカットパイル７ｂを有するパイル織編物７からなっている。さらに、粉体容器９の回転装置であるの回転体１ａの支持枠２の取付孔２ａに円筒状軸シール材４ｂを挿着する際に、円筒状軸シール材４ｂの外周である外径４ｅは挿着前は取付孔２ａの孔径２ｂと同じであるかもしくは取付孔２ａの孔径２ｂより若干大きいが、挿着時に円筒状シール部材４の外径４ｅは縮小可能なスリット８を有するので、取付孔２ａから受ける外圧に抗して縮小できる結果、取付孔２ａに筒状軸シール材４の外径４ｅを圧入により取付けできる。さらに取付け後はスリット８のスプリングバックによって筒状軸シール材４の外径４ｅを拡大するので、取付孔２ａに密着して取付けることができる。さらに円筒状軸シール材４ｂの外径４ｅに形成されている略直線状のスリット８へ粉体３が侵入しないよう、以下のようにして、防止している。すなわち、円筒状軸シール材４ｂの中心４ｉから、スリット８の端面側のパイル５同士の重なっている位置までの距離である回転軸半径１ｃよりも大きく、かつ、粉体容器９に設けられた回転軸が通る孔１０の半径、すなわち取付孔２ａの孔径２ｂの１／２を、円筒状軸シール材４ｂの中心１ｄから、スリット８の端面側のパイル５同士がパイルの重なり位置までの距離５ｄよりも小さく構成することで、回転軸１ｂへの取付けによる回転軸１ｂの方向へのパイル５の倒れによる変形、又は回転軸１ｂの方向のパイル５の倒れを押戻す手段とパイル５の密度、及び、パイル５の構成とにより、円筒状軸シール材４ｂの取付け箇所から粉体３の漏出を防止している。これら手段により第１の手段の発明は円筒状軸シール材４ｂの外径４ｅ、スリット８、および回転軸１ｂから粉体３の漏出を防止した構成からなっている。
【００２７】
次に、第２の手段の発明について説明する。この第２の手段の発明は、円筒状軸シール材４ｂの取付け箇所から粉体３の漏出が防止された発明である。この発明では、パイル５の（即ちファイバーの）密度、パイル５の構成、回転軸１ｂとの取付けによる回転軸方向へのパイル５の倒れ又は回転軸１ｂ方向のパイル５の倒れを押戻す手段により円筒状軸シール材の軸方向内側のパイル５を容器の軸が通る孔の周辺の壁と接するように構成し、円筒状軸シール材４ｂの取付け箇所からの粉体３の漏れを防止している。この漏れ防止の作用は、粉体容器９に形成された回転軸１ｂが通る孔１０の周辺の壁１０ｂに、パイル５が当接するように構成された、パイル５の構成及び密度、及び、パイル５の反発弾性による力で行われる。ところで、粉体容器９に設けられた回転軸が通る孔１０は円筒状軸シール材４ｂの地糸７ｃからなる円形よりも小さくなった孔径１０ａから形成されているか、あるいは円筒状軸シール材４ｂのスリット８における端面側のパイル５同士のパイル重なり位置までの距離５ｄよりも小さくなった孔径１０ａから形成されている。上記、パイル５の構成は、立毛した直毛繊維で根元の近傍から開繊され開き角を構成するパイル５、あるいは、直毛繊維からなるパイル５を回転軸１ｂの内側方向又は回転方向に斜毛した繊維からなるパイル５、あるいは捲縮した繊維からなるパイル５から選ばれるパイル５の構成で、パイル５の重なり又はパイル５の絡み合いにより粉体３の漏れが防止されているパイル構成であるか、あるいは、回転軸方向１ｆの外側へ向いて倒れたパイル５を内側へ押戻す手段が、回転軸１ｂを受ける軸受１２からなる押戻し手段、あるいは、軸受１２に形成した円筒状の凸部１３による押戻し、又は、シール材４ｆと軸受１２の間に設けられたスペーサー１４からなる押戻し手段のどちらかによって、パイル５が内側へ押込まれる、パイル５の構成である。さらに、このパイル５の倒れの部分又は膨らみの部分が粉体容器９に設けられている回転軸が通る孔１０の周辺の壁１０ｂに接することで、粉体３が円筒状軸シール材４ｂからの漏出が防止されている。すなわち、第２の手段の発明では、粉体３の漏出が円筒状軸シール材４ｂで防止されている。
【００２８】
さらに、第３の手段の発明について説明する。第３の手段の発明は、粉体３の漏れが防止された円筒状軸シール材４ｂにおけるものである。すなわち、円筒状軸シール材４ｂにおいて、パイル織編物７からなるカットパイル７ｂがその外周で支持されて円筒状とされた円筒状支持部材４ｃは、金属部材、樹脂部材、弾性を有するゴム部材のいずれかから形成されている平板状の支持部材１１の両端を円筒状に突き合わせるように形成したもの、あるいは成形型を用いて成形したものである。この平板状の支持部材１１、例えばアルミからなる平面状支持部材１１を基材としてその表面にカットパイル７ｂが形成されている。そして、上記したように、カットパイル７ｂを有するアルミからなる平面状支持部材１１の両端を円筒状の突き合わせ状に巻き回し、あるいは成形型にて成形してカットパイル７ｂを有する円筒状軸シール材４ｂとしている。これらの手段によって、この円筒状軸シール材４ｂは、回転軸１ｂの方向に対して上記の平面状支持部材１１の両端を巻き回して、あるいは円筒状に成形して、突合わせ状とした部分に、隙間のスリット８を形成して、スリット８を有する円筒状軸シール材４ｂとされている。
【００２９】
さらに、第４の手段の発明について説明する。第４の手段の発明は、パイル織編物７からなるカットパイル７ｂを有する円筒状軸シール材４ｂである。このカットパイル７ｂを形成するパイル織編物７は天然繊維又は合成繊維のファイバーからなっている。これらのファイバーからの粉体３の漏出が防止し得るパイル５のファイバー密度すなわち単位面積当たりのファイバーの本数Ｎは、下記の式（１）に示す範囲で構成されている。この範囲では、パイルのファイバーの長さをＩとし、回転軸へのパイルのオーバーラップ量をδとするとき、オーバーラップ量δはＩと下記の式（２）に示す関係式を有する構成とし、円筒状軸シール材４ｂが回転軸１ｂに挿入される。又、押戻し手段による押戻し距離は、回転軸方向１ｆの外側へ倒れているパイル５がパイル５の先端位置から回転軸方向１ｆの内側へ押戻し手段によって押戻され、円筒状軸シール材４ｂでは、この押戻し手段により押戻された距離は下記の式（５）に示す距離以上、かつ、シール材４ｆの幅の１／２の範囲からなっている。
ただし、
［Ｌ／｛２×（２Φt＋ΦF）｝］2＜Ｎ≦［Ｌ／（２×ΦF）］2……（１）
δ＞Ｉ−［Ｉ×｛（ΦF＋２Φt）／Ｐ｝］……（２）
なお、式（２）において、Ｐ＝Ｌ／（Ｎ）1/2……（３）
の関係を有し、
パイル５の間の間隙率（％）＝［｛（Ｐ／２）−ΦF｝／（Ｐ／２）]×１００……（４）
とするとき、
押戻し距離（ｍｍ）≧円筒状軸シール材４ｂの幅×（パイル５の間の間隙率／１００）……（５）
である。そして、押戻し距離は円筒状シール材の幅の側端部からパイルを内側に押戻して押込む距離である。
なお、式（１）において、Ｌは円筒状軸シール材の単位面積当たりの単位長さ、ΦFはパイル織編物に使用のパイル（ファイバー）もしくはカットパイルの平均パイル径、Φtは粉体の粒子径、Ｐはカットパイルのパイル間の平均ピッチである。
【００３０】
又、さらに、第５の手段の発明について説明する。第５の手段の発明は、円筒状軸シール材４ｂを用いた回転軸シールユニット１５であり、円筒状軸シール材４ｂと、回転軸１ｂを支持して摺動する軸受１２との両者が一体的に構成されたものである。この軸受１２と円筒状軸シール材４ｂとが一体化され、回転軸１ｂへの挿入において軸受１２の摺動部１２ａと円筒状軸シール材４ｂの間にパイル５の倒れによる摺動部１２ａへの噛み込み防止空間が設けられた構造であり、あるいは、この軸受１２の内面に軸受１２の摺動部１２ａとは異なる円筒状の凸部１３が設けられており、この円筒状の凸部１３が円筒状軸シール材４ｂと一体化されている。そして、この円筒状の凸部１３によってパイル５のファイバーは回転軸方向１ｆである内側へ向けられている。このようにパイル５の倒れによる摺動部１２ａとパイル５との噛み込みが防止される空間を有する構造、あるいはパイル５のファイバーが回転軸方向１ｆである内側へ向けられた状態で円筒状軸シール材４ｂと軸受１２がホルダー１５ａに配置された構造で回転軸シールユニット１５となっている。
【００３１】
以上のように、本発明の円筒状軸シール材４ｂは、例えば図１に示すアルミ板からなる平板状のパイル支持部材４ａに設けられた立毛した直毛繊維のカットパイル７ｂから、図２に示すように構成されている。ここで、図１のアルミ板からなる平板状のパイル支持部材４ａに設けられたカットパイル７ｂの構成について説明する。アルミ板からなる平板状のパイル支持部材４ａに接着剤による接着層７ｆによって接着された地糸７ｃである経糸７ｄおよび緯糸７ｅに、パイル糸７ａのファイバーからなるパイル５が支持され、このパイル糸７ａのファイバーからなるパイル５の先端がカットされてカットパイル７ｂに形成されている。緯糸７ｅの片側に係止されたカットパイル７ｂの先端はパイルの開き角度θの大きさの扇形に開繊され開いている。従って、地糸７ｃの一本の緯糸７ｅに係合されたカットパイル７ｂは左右合せて２θの開き角度となって開繊されている。そこで、隣同士のカットパイル７ｂはそれぞれの左右のカットパイル７ｂのファイバー同士がθの範囲で互いに開繊が重なっている。
【００３２】
図２の（ａ）はスリット幅８ａの直線状のスリット８を有する円筒状軸シール材４ｂの正面図で、図２の（ｂ）はスリット８から見た側面図で、図２の（ｃ）は（ｂ）の断面図である。この円筒状軸シール材４ｂは外径４ｅの部分が金属部材、樹脂部材あるいは弾性を有するゴム部材から選ばれる素材からなり、その内径４ｄまでの部分がパイル編織物７からなるシール材４ｆからなっている。これらの外径４ｅの部分の素材と内径４ｄまでの部分のシール材４ｆが一体的に構成されて円筒状軸シール材４ｂとなっている。この外径４ｅの部分の素材と内径４ｄまでの部分であるシール材４ｆの一体化は接着剤による一体化、あるいは樹脂成形による一体化で形成されている。ところで、接着剤による一体化の場合は立毛しているパイル５の根元（外径４ｅ側の地糸４ｇの部分）以外の部分（すなわち内径４ｄ側）に接着剤が含浸しないようにすることが必要であり、樹脂成形による一体化の場合は、成形時にパイル５の根元以外の部分に樹脂が含浸しないようにすることが必要である。又、この円筒状軸シール材４ｂは、略直線状のスリット８を外周の外輪支持部材４ｉに有する。この様にして、シール材４ｆのスプリングバックによって、支持枠２の孔径２ｂからなる取付孔２ａに円筒状軸シール材４ｂを容易に取付けできる構造となっている。そのため、円筒状軸シール材４ｂに形成のスリット８の部分からの粉体３の漏れ防止として、スリット８の円周方向において、パイル５のファイバー同士が重なる部分を有し、この重なる部分が回転軸１ｂの半径よりも大きい部分の箇所で重なるようになっている。このためにはパイル織編物７のパイル糸７ａからなるカットパイル７ｂは、パイル織編物７を構成する地糸７ｃから規制を受けない領域で、図１と同様に、十分に開繊されていることが必要である。
【００３３】
本発明に用いているパイル織編物７の開繊方法は、洗いによって開繊させる方法あるいは湿潤な熱気によってパイル糸７ａを膨潤させて開繊させる方法、パイル糸７ａを膨潤させた後に、膨潤したパイル糸７ａのファイバー間に針状体を挿入してパイル糸７ａを開繊させる方法である。これらの開繊方法によって、地糸７ｃからの規制を受けない領域でパイル５の開繊した状態が継続して得られる。そこでは、パイルの開き角度θが５度以上の開繊が形成され、さらにパイル５同士の重なり部分をパイル５の根元５ａの近くにまでもたらすことができる。なお、図１に示す平板状シール材４のパイル５の開き角度θは測定したところ１０〜１５度を有していることが確認されている。これらを図２に示す円筒状軸シール材４ｂの中心４ｉからパイル５同士の重なり位置までの距離５ｄを、適用する回転軸１ｂ（図３に示す）の半径よりも大きくすることができ、粉体３の漏れるスリット８の間隙を回転軸１ｂ上に存在しないようにすることができる。また、図示していないが、捲縮繊維を用いることでファイバーの縮れにより角度が広がり易く端部の裁断部からパイル５であるファイバーが食み出し、膨らんだ状態を形成することができ、また、斜毛した場合も距離５ｄを、適用する回転軸１ｂ（図３に示す）の半径よりも大きくすることができる。
【００３４】
図３、図４、図５、特に図３の（ｂ）に見られるように、上記のように構成した円筒状軸シール材４ｂと回転軸１ｂが通っている粉体容器９に取付けた回転軸１ｂの外側へ、パイル５の先端部分が向いて倒れている。しかし、この倒れているパイル５を押戻す手段の一つである軸受１２によりパイル５の先端部部分を回転軸１ｂの内側へ押戻すことで、回転体１ａである粉体容器９に設けられた回転軸が通る孔１０の周辺の壁１０ｂに、パイル５の押戻し手段の軸受１２によってパイル５が膨らむ。この膨らみにより、粉体容器９に設けられている回転軸が通る孔１０の周辺の壁１０ｂとパイル５が接し、粉体３の漏れが防止されており、この様子が図２、３、４により示されている。このときの漏れの防止条件として、粉体容器９に設けられた回転軸が通る孔１０の孔径１０ａをパイル５同士の重なり位置までの距離５ｄに形成される孔径よりも小さな孔径とすることで、パイル５による粉体３の漏出はシール材４ｆで防止されていることがわかる。
【００３５】
回転体１ａである粉体容器９に回転軸が通る孔の孔径１０ａの半径がパイル５同士の重なり位置までの距離５ｄよりも長い場合を図６に示す。図６の（ｃ）に見られるように、パイル５同士の重なり位置までの距離５ｄが、粉体容器９に設けられた回転軸が通る孔の孔径１０ａの半径よりも回転軸１ｂの中心１ｄの側へよると、すなわち回転軸の通る孔の中心からパイルの重なり位置までの距離Ｄｐ（５ｄ）が短くなると、スリット幅８ａの間隙８ｃが生じ、パイル５による遮断が行われず、粉体３の漏れが生じる。したがって、直線状のスリット８を有する円筒状軸シール材４ｂでは、シール材４ｆを取付ける粉体容器９の回転軸が通る孔１０およびこの孔１０の周辺の壁１０ｂも重要な因子であって、回転軸が通る孔の孔径１０ａは可能な限り小さくすることが望ましく、回転軸１ｂとの関係では、回転軸が通る孔１０と回転軸１ｂとの間隙が１．０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３６】
図７に粉体容器９に回転軸１ｂが通っている場合の円筒状軸シール材４ｂの取付けの例を示す。回転軸１ｂが通っている場合、本発明におけるシール材４ｆを取付けた場合は、図７の（ｂ）に示すように、回転軸１ｂの外側の方向にパイル５が倒れ込んでいる。この外側へ倒れ込んだパイル５を押戻し手段である軸受１２により、図７の（ａ）に示すように、回転軸１ｂの内側の方向へ押込み、パイル５の倒れ方向とは逆の方向にパイル５の膨らみを形成し、パイル５の膨らみが粉体容器９の回転軸の通る孔１０の周辺に当接して、粉体３の漏れを防止している。
【００３７】
図８の（ｃ）に示すように、本発明の円筒状軸シール材４ｂを回転軸が通る孔１０に取付けた後、この円筒状軸シール材４ｂによりシールされる回転軸１ｂを挿入したときの例を示す。このときのパイル５の倒れの方向は粉体容器９の側へ倒れ、粉体容器９の回転軸が通る孔１０にパイル５が入り込む状態となっている。これらのパイル５の倒れを粉体容器９の回転軸が通る孔１０の周辺の支持枠２の壁がパイル５の倒れを規制している条件となっている。
【００３８】
さらに、本発明の円筒状軸シール材４ｂに用いるパイル５のファイバー密度は、下記の式（１）に示す関係の密度である。パイル５の倒れがないときには、粉体３の粒子径が２個以上入らないパイル５のファイバー密度の条件で、パイル５が倒れるすなわち斜毛となることで、粉体３が粉体容器９の回転軸が通る孔１０に侵入しない条件となっている。
［Ｌ／｛２×（２Φt＋ΦF）｝］2＜Ｎ≦［Ｌ／（２×ΦF）］2……（１）
ただし、
Ｎは、単位面積当りのパイルのファイバー本数
Ｌは、単位面積の一辺の単位長さ
ΦFは、パイル織編物に使用のパイルもしくはカットパイルの平均パイル径
Φtは、粉体の粒子径
Ｐは、カットパイルのパイル間の平均ピッチ
である。
【００３９】
そして、上記のパイル５のファイバー密度において、パイル５が倒れるときの条件としては、パイルのファイバーの長さＩの時は、回転軸へのパイルのオーバーラップ量δが下記の式（２）に示す条件を有している。
δ＞Ｉ−［Ｉ×｛（ΦF＋２Φt）／Ｐ｝］……（２）
なお、式（２）において、Ｐ＝Ｌ／（Ｎ）1/2……（３）の関係を有する。
ただし、
Ｐは、カットパイルのパイル間の平均ピッチ
である。
【００４０】
さらに、本発明におけるパイル５が回転軸１ｂの外側方向へ倒れたパイル５を内側方向へ押戻す関係については、パイル５同士の間における間隙率と押戻す距離の関係があり、このパイル５同士の間における間隙率は下記の式（４）に示し、押戻す距離は下記の式（５）に示す関係を有しており、この関係を必要最低押戻し量の算出の関係とし、図９の（ａ）にパイル配列のモデル例を示し、左は上面から見た平均パイル径ΦFと粉体の粒子径ΦTのパイル配列の図、中央は側面から見たパイル配列の図、右は最大たわみ時（パイルが接する時）のパイル配列の図である。図９の（ｂ）にパイル間隙のモデル例を示し、左は正面から見たパイル間隙を示し、中央は側面から見たパイルが重なり合ったパイル間隙の図である。
パイル間の間隙率（％）＝［｛（Ｐ／２）−ΦF｝／（Ｐ／２）]×１００……（４）
押戻し距離（ｍｍ）≧円筒状軸シール材の幅（ｍｍ）×（パイル間の間隙率／１００）……（５）
である。そして、押戻し距離は円筒状シール材の幅の側端部からパイルを内側に押戻して押込む距離である。
なお、Ｐ＝２（ΦF＋２ΦT）の時、
１）単位面積当たりのパイルのファイバーの本数Ｎは、
Ｎ＝（Ｌ／Ｐ）2
＝｛Ｌ／２（ΦF＋２ΦT）｝2
２）パイル間隙率（パイル倒れ時の）（％）は、
間隙率（％）＝１００｛（Ｐ／２）−ΦF｝／（Ｐ／２）
３）必要最低押戻し距離（ｍｍ）は、
必要最低押戻し距離（ｍｍ）＝間隙率×シール幅
ここに、
Ｎは、単位面積当たりのパイルのファイバーの本数
Ｐは、カットパイルのパイル間の平均ピッチ
ΦFは、平均パイル径
ΦTは、粉体の粒子径
である。
【００４１】
パイル５同士の間の間隙が大きいほど押戻し距離は大きくなり、パイル５のファイバー密度が大きくなると、回転軸１ｂの外側方向へ倒れたパイル５の押戻し距離を小さくすることができる。又、上記の式（５）より、必要最低限の押戻し距離は略シール材４ｆの幅の５０％以下であるので、シール材４ｆの幅の２分の１あれば良く、この状態を図１０に示している。図１０において、５ｃはパイル長さを示し、５ｅはパイルのはみ出しであってその先端部は回転軸１ｂに重なる部分である。このパイルのはみ出し５ｅは回転軸１ｂの表面に沿って回転軸１ｂの外側方向へ倒れている。そこで、回転軸１ｂにスペーサー相当部１４ａのある軸受１２を嵌合して、上記の外側方向への倒れを回転軸１ｂの内側方向へ押し戻し、かつ、回転軸１ｂにスペーサー相当部１４ａの凸部の高さの距離（厚み）を押込む。
【００４２】
又、パイル５を押込むとき、パイル５はＵ字状に圧縮されて必要最低限の押戻し距離だけ押込まれることから、回転軸１ｂの内側方向である逆方向にパイル５の押込みにより生じるパイル５の膨らみ量５ｇの大きさは円筒状の凸部１３又はスペーサー１４による押戻し距離から必要最低限の押戻し距離を減じた大きさの略１／２となり、したがって下記の式（６）で近似される。
膨らみ量≒（押戻し距離−必要最低限の押戻し距離）／２……（６）
【００４３】
次に本発明のパイル５の先端が回転軸１ｂの方向の外側に倒れているものを押戻す手段の例を、図３、図１１および図１２に示す。図３については既に上記の段落００２９で記載した通りである。図１１では、必要な押戻し距離がパイル５の先端のはみ出し５ｅの尾大きさである倒れ幅以上に必要な場合に、本発明の円筒状軸シール材４ｂのシール材４ｆと軸受１２の間にスペーサー１４を設け、シール材４ｆの内部までパイル５を押戻す手段である。図１２は、軸受１２に円筒状の凸部１３を設け、シール材４ｆの環状の内側までパイル５を押戻す手段である。このようにシール材４ｆの環状の内側まで、図１１の（ｂ）のように、回転軸１ｂに嵌まったスペーサー１４及び軸受１２の押込みにより、図１１の（ａ）のように、パイル５を押戻すことで、パイル５の先端を回転軸１ｂの内側へ向かせることができる。このことによってパイル５の先端の倒れによる倒れ方向をシール材４ｆの内部で形成することができ、粉体３の流れを規制可能な漏れのない構造とすることができる。一方、図１１のスペーサー１４に代えて、図１２では、その（ｃ）に示すように、軸受１２自体にスペーサー相当部１４ａである円筒状の凸部１３を一体的に設けており、この図１２の（ｂ）に示す凸部１３を先端に有する軸受１２を矢印方向へ向けて回転軸１ｂに嵌合して、図１２の（ａ）に示すように、円筒状軸シール材４ｂであるパイル５を回転軸１ｂの内部へ押込む。この凸部１３を先端に有する軸受１２により内部へのパイル５の押込みにより、パイル５の先端の膨らみが増して回転軸１ｂとの接触が増える。
【００４４】
又、本発明の円筒状軸シール材４ｂとこの円筒状軸シール材４ｂを支持してなる回転軸シールユニットの例を図１３及び図１４に示す。図１３の回転軸シールユニット１５はホルダー１５ａの内部の軸受１２を有する部分の先端部に円筒状軸シール材４ｂであるパイル５の先端部を回転軸方向の内側に押し出すための円筒状の凸部１３を有している。回転軸シールユニット１５の円筒状軸シール材４ｂを支持する部分が、図１３の（ａ）に示すように、円筒状軸シール材４ｂの周囲に延びてホルダー１５ａとなって存在し、このホルダー１５ａの部分の後端部が回転軸１ｂの軸受部１２ａとなり、回転軸シールユニット１５となっている。これは、図１３の（ｂ）に示すように、円筒状軸シール材４ｂを支持する回転軸シールユニット１５が矢印方向の回転軸１ｂに挿入されて（ａ）に示す回転軸シールユニット１５とされる。この場合、図１３の（ｃ）は、ユニット押さえ１５ｂを後端部に有する回転軸シールユニット１５を示し、この回転軸シールユニット１５は取付けねじ孔１５ｃでねじ締めして（ｂ）に示す支持枠２の後端に取付けできる。さらに、このホルダー１５ａの内部に支持される円筒状軸シール材４ｂは取り外すことが可能である。
【００４５】
一方、図１４の（ａ）に示す回転軸シールユニット１５では、環状の支持枠２の内径面に嵌合した回転軸シールユニット１５のホルダー１５ａの内面にパイル（ファイバー）５が斜毛された円筒状軸シール材４ｂが嵌合し、円筒状軸シール材４ｂの内側端面の箇所で回転軸に挿入されて斜毛されたパイルが倒れることで膨らみを形成し、円筒状軸シール材４ｂの内側端面と容器の軸の通る孔の周辺部がパイルの反発荷重とパイル密度によりシールが行われる構成となっている。そして、軸の挿入により外側に倒れるパイルが軸受摺動部１２ａの箇所で噛み込まないように空間が設けられパイル（ファイバー）の噛み込み防止がされている。  さらには、パイルの斜毛方向、あるいは、軸の回転によりパイルが回転方向に移動し粉体が容器側へ戻される作用を形成し粉体が侵入しない構成としている。図１４の（ｂ）は、内部にパイルが斜毛された円筒状軸シール材４ｂであるパイル５をホルダー１５ａの内部に有し、軸への挿入によるパイルの倒れによってパイルが軸受摺動部１２ａの内部にパイルが入らない噛み込み防止空間が設けられた回転軸シールユニット１５が矢印方向に支持枠２まで前方に移動して回転体１ａの回転軸１ｂに嵌合されることを示している。図１４の（ｃ）は、ユニット押さえ１５ｂを後端部に有する回転軸シールユニット１５を示し、この回転軸シールユニット１５は取付けねじ孔１５ｃでねじ締めして支持枠２の後端に取付けできる。この円筒状軸シール材４ｂの周囲に延びて支持するホルダー１５ａは内部に軸受１２を有して一体化されて形成されている。さらに、このホルダー１５ａの内部に支持する円筒状軸シール材４ｂは取り外すことが可能である。尚、構成の本発明の一部の例であり、パイル（ファイバー）５が直毛、斜毛、捲縮繊維から構成されたパイルを軸シール部材として用いて噛み込み防止空間を有する形状の異なる回転軸シールユニットも本発明に含まれるものであり、また、回転軸シールユニットは軸受けにベアリング、焼結部材、フッ素樹脂などの樹脂摺動部材を用いて一体的に構成しても良い構成で、このような構成も本発明に含まれるものである。
【００４６】
図１３及び図１４に示すように、本発明の円筒状軸シール材４ｂを軸受１２と一体化して回転軸シールユニット１５に形成している。この回転軸シールユニット１５のホルダー１５ａに設けられた軸受１２の摺動部１２ａを有し、回転軸１ｂに嵌合した円筒状軸シール材４ｂは回転軸シールユニット１５毎で交換することが可能である。このように、円筒状軸シール材４ｂの交換は、装置全体の交換では無く、装置を構成する部品ユニット毎の交換であるので、無駄が少なく省資源であり、さらに補修時の作業性が向上する。
【００４７】
図１５は、本発明のパイル５の先端の倒れを軸受１２を内在する押込み手段である先端に凸部の長さ１３ａを有する円筒状の凸部１３により押込んだ時に生じるパイル５の膨らみ量５ｇを有する状況を示している。この図は先に示した図４と同様の図であり、粉体容器１の支持枠２に回転軸１ｂを挿通し、この回転軸１ｂに円筒軸シール材４ｂであるパイル５を嵌挿し、この円筒軸シール材４ｂを回転軸１ｂにさらに嵌挿した円筒状の凸部１３に有する凸部の長さ１３ａを押戻し距離Ｄｃだけ押し込むことで、パイル５の膨らみ量５ｇからなるパイルの膨らみ５ｆを回転軸１ｂの後方の方向に形成している。
【実施例】
【００４８】
円筒状軸シール材４ｂを回転軸が通る孔１０に取付けるための孔径１０ａを１０ｍｍとするとき、この孔径１０ａに取付けられるようにする。このため、パイル５の長さを２ｍｍ、パイル織編物７の地糸７ｃの厚みを０．９ｍｍ、パイル５のファイバー密度を４６７５００本／ｉｎ2、平均パイル径ΦFを１３μｍとして、このパイル織編物７からなる平面状のシール材４ｆを外径４ｂとなる円筒状支持部材４ｃである厚さ０．３ｍｍのアルミシートに接着剤にて貼り合せ、回転軸が通る孔１０に適合する長さ２９．８ｍｍ、および幅３ｍｍに裁断し、これを成形機により円筒状軸シール材４ｂに作製した。なお、回転軸が通る孔の孔径１０ａが１０ｍｍである取付孔２ａに取付けた時、直線状のスリット８の間隙８ｃは０．２〜０．３ｍｍであった。又、スリット８の部分のパイル５同士の重なり位置までの距離５ｄの部分は円筒状軸シール材４ｂの中心４ｉから３．８〜４．０ｍｍであり、これは適用する回転軸１ｂの半径３ｍｍよりも大きい条件となっている。さらに、適用する回転軸１ｂに対するパイル５のオーバーラップ量は１．２ｍｍとなっている。【００４９】
上記で作製した円筒状軸シール材４ｂを、図１６に示す振動試験機１６の粉体容器１６ｂの軸径６ｍｍの取付軸１６ｅであるステンレス製シャフトに嵌挿して取付けた。なお、粉体容器１６ｂのカバー１６ｃの取付軸１６ｅが通る孔１６ｄの孔径は径７ｍｍとし、円筒状軸シール材４ｂの取付孔２ａの孔径は径１０ｍｍとしている。そして加振器１６ａにて加速度１００ｍ／ｓ2、周波数５０Ｈｚの条件で、粉体３を入れた振動試験機１６の粉体３の漏れ試験を行った。円筒状軸シール材４ｂのシール性の評価は１０分間の振動試験で粉体３の漏れのなかったものはＯＫとし、１０分間未満の振動試験で粉体３の漏れたものはＮＧとした。なお、パイル５の膨らみ量５ｇの調整は軸受１２の部分と円筒状軸シール材４ｂの間にスペーサー１４を設け、スペーサー１４の厚みおよび径を変化させて膨らみ量５ｇを調整している。そして、それぞれの時点の膨らみ量５ｇを測定し、その膨らみ量５ｇに応じて振動試験を行った。【００５０】
次に、図１７に示す、粉体３を装入している攪拌試験機１７による攪拌試験では、ＳＵＳ製シャフトの回転軸１７ａおよびその周囲の攪拌部材１７ｂを回転させ、円筒状軸シール材４ｂのシール性の試験を行った。攪拌試験の条件として、攪拌試験機１７の回転軸１７ａおよび攪拌部材１７ｂの回転方向１７ｃの回転数を４００ｒｐｍとして、１０時間で漏れのなかったものをＯＫとし、それ未満の１時間で漏れたものをＮＧとした。【００５１】
表１に実施例の１〜４と比較例の１〜３についての試験結果を示している。表１から、パイル５の膨らみ５ｆは押戻し距離に対して依存していることがわかる。又、振動試験にて、膨らみが無く、取付軸１６ｅとの間に間隙が生じると、比較例１に見られるように、漏れが生じる結果となっている。さらに攪拌試験でも、同様に、膨らみが無く、取付軸１６ｅとの間に間隙が生じると漏れが１時間で生じる結果となってＮＧとなっている。【００５２】
【表１】
2014102897.tif 000003
【００５３】
さらに、粉体容器１６ｂの取付軸１６ｅにカバー１６ｃを取付けるために、カバー１６ｃに設けた孔１６ｄの半径を、円筒状軸シール材４ｂの中心４ｉからの距離すなわちパイル５の重なり部分の距離よりも小さくすることで、粉体３の漏出を防止するシール性はＯＫとなっている。逆に、粉体容器１６ｂの孔１６ｄの半径を円筒状軸シール材４ｂの中心４ｉからの距離のパイル５の重なり距離よりも大きくすると比較例２及び３に示すように、粉体３の漏れを生じさせてＮＧとなっている。又、スリット８の幅についても、比較例３のように幅を大きくすることで、パイルの重なり位置までの距離５ｄに近づき、すなわち中心からの距離が短くなって取付軸１６ｅの半径および粉体容器１６ｂの孔１６ｄの半径よりも短くなると、粉体３が漏れる結果となってＮＧとなっている。【００５４】
以上の試験結果から、本発明の円筒状軸シール材４ｂは使用条件も含め、直線状のスリット幅Ｗｓの８ａを有していても、スリット８の部分のパイル５同士の重なり位置までの距離５ｄが適用する回転軸１ｂの軸半径よりも大きい条件とし、パイル５の膨らみ５ｆを設け粉体容器９の回転軸が通る孔１０の周辺の壁１０ｂと接するように構成することで、粉体３の漏れが防止できる。又、円筒状軸シール材４ｂの幅方向に対する余裕度を考えた場合、シール材４ｆの内部までパイル５を押込む方がより好ましい。【００５５】
本発明における円筒状軸シール材４ｂを、図１８の（ａ）に示すように、例えば電子写真の画像形成装置の現像ケースのハウジングもしくはトナー容器の支持枠２における、供給ローラ１ｈの回転軸１ｂに適用した場合の例、あるいは図１８の（ｂ）に示すように、同じく電子写真の画像形成装置の現像ケースのハウジングもしくはトナー容器の支持枠２における、攪拌ローラ１ｊすなわちアジテータの回転軸１ｂに適用した場合の例をそれぞれ示す。【００５６】
図１９のグラフに、本発明における円筒状軸シール材４ｂのスリット８の幅と必要なパイル織編物７のパイル糸７ａの開繊後のパイルの開き角度θとの関係と、回転軸１ｂと粉体容器９の回転軸が通る孔の孔径１０ａにおける間隙について机上で算出した結果を示す。このグラフに示すように、例えばパイルの開き角度θが１５度以下とすれば、スリット８の幅は取付け時に０．３ｍｍ以下にすることが好ましく、それ以上の余裕を持たせるためには、パイルの開き角度θを大きくするか又は粉体容器９の回転軸が通る孔の孔径１０ａを小さくすることで対応できることがわかる。【００５７】
図２０のグラフに、本発明における円筒状軸シール材４ｂを用いて、長期の攪拌漏れ試験を行った結果を示す。この結果、ポリオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）、ステンレス（ＳＵＳ）製金属シャフトのいずれにおいても、２００時間の長時間試験でも粉体３の漏れは無しのレベルの５の生じない結果となっている。【００５８】
又、図２１のグラフに、本発明における円筒状軸シール材４ｂと従来のゴムシール材との比較による攪拌漏れ試験の結果を示す。この場合、回転軸１ｂに段差のパーティング・ラインを有し、段差が０．０５ｍｍであるＡＢＳ樹脂製シャフトである回転軸１ｂに適用して比較した結果、従来のゴムシール材は５分間程度で粉体３の漏れが生じたのに対し、本発明における円筒状軸シール材４ｂを用いたものは、２００時間攪拌しながら回転させても問題がなく、段差を有している回転軸１ｂに対しても適用が可能であり、回転軸１ｂのコスト軽減にも寄与できるものである。なお、パイル５の表面の処理として、段差による引きちぎれ防止のために、２ｍｇ程度のシリコンオイルを塗布して試験を行った。【００５９】
以上の結果からもわかるように、パイル５の表面に微少のオイル塗布を行っても問題のない結果であり、本発明における円筒状軸シール材４ｂには、このようにパイル５へオイル塗布の処理を行ったものも含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１  粉体を取り扱う装置（粉体容器）
１ａ  回転体（回転装置）
１ｂ  回転軸（軸）
１ｃ  回転軸半径
１ｄ  中心（回転軸の）
１ｅ  回転軸端部
１ｆ  回転軸方向
１ｇ  漏れ防止部
１ｈ  供給ローラ
１ｉ  ギア
１ｊ  攪拌ローラ（アジテータ）
２  支持枠
２ａ  取付孔
２ｂ  孔径（内径）
３  粉体（トナー）
４  平板状シール材
４ａ  平板状のパイル支持部材（アルミ）
４ｂ  円筒状軸シール材
４ｃ  円筒状支持部材
４ｄ  内径（内周）
４ｅ  外径（外周）
４ｆ  シール材
４ｇ  内径（地糸の）
４ｈ  外輪支持部材（アルミ）
４ｉ  中心
５  パイル
５ａ  パイルが回転軸と接している箇所
５ｃ  パイル長さ
５ｄ  パイル重なり位置までの距離
５ｅ  パイル先端のはみ出し
５ｆ  パイルの膨らみ
５ｇ  膨らみ量（幅）
６  拡大しうる構造を有する部材
７  パイル織編物
７ａ  パイル糸
７ｂ  カットパイル
７ｃ  地糸
７ｄ  経糸
７ｅ  緯糸
７ｆ  接着層
８  スリット
８ａ  スリット幅Ｗｓ
８ｂ  端面側（スリットの）
８ｃ  間隙
９  粉体容器
１０  回転軸が通る孔
１０ａ  回転軸が通る孔の孔径
１０ｂ  周辺の壁
１１  平板状の支持部材
１２  軸受
１２ａ  （軸受の）摺動部
１３  円筒状の凸部
１３ａ  凸部の長さ
１４  スペーサー
１４ａ  スペーサー相当部（円筒状凸部）
１５  回転軸シールユニット
１５ａ  ホルダー
１５ｂ  ユニット押さえ
１５ｃ  取付けねじ孔
１５ｄ  （ホルダーの）先端部
１５ｅ  （ホルダーの）後端部
１６  振動試験機
１６ａ  加振器
１６ｂ  粉体容器
１６ｃ  カバー
１６ｄ  孔
１６ｅ  取付軸
１６ｆ  アングル
１６ｇ  ピックアップセンサー
１６ｈ  振動の加速度方向
１７  攪拌試験機
１７ａ  回転軸
１７ｂ  攪拌部材
１７ｃ  回転方向
θ  パイルの開き角度
Ｉ  パイルのファイバーの長さ
δ  回転軸へのパイルのオーバーラップ量
Ｎ  単位面積当たりのパイルのファイバーの本数
Ｌ  円筒状軸シール材の単位長さ
ΦF  パイル織編物に使用のパイルもしくはカットパイルの平均パイル径
Φt  粉体の粒子径
Ｐ  カットパイルのパイル間の平均ピッチ
ΦＢ  回転軸の通る孔径
Ｄｐ  回転軸の通る孔の中心からパイルの重なり位置までの距離
Ｄｃ  押戻し距離
【図１】
2014102897.tif 000004
【図２】
2014102897.tif 000005
【図３】
2014102897.tif 000006
【図４】
2014102897.tif 000007
【図５】
2014102897.tif 000008
【図６】
2014102897.tif 000009
【図７】
2014102897.tif 000010
【図８】
2014102897.tif 000011
【図９】
2014102897.tif 000012
【図１０】
2014102897.tif 000013
【図１１】
2014102897.tif 000014
【図１２】
2014102897.tif 000015
【図１３】
2014102897.tif 000016
【図１４】
2014102897.tif 000017
【図１５】
2014102897.tif 000018
【図１６】
2014102897.tif 000019
【図１７】
2014102897.tif 000020
【図１８】
2014102897.tif 000021
【図１９】
2014102897.tif 000022
【図２０】
2014102897.tif 000023
【図２１】
2014102897.tif 000024
【国際調査報告】
2014102897.tif 000025
2014102897.tif 000026
2014102897.tif 000027
2014102897.tif 000028