(57)【要約】      （修正有）【課題】両端側の摺擦部に金属製材料を用いない合成樹脂製のトナー撹拌搬送用スクリューを開発する。【解決手段】  電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用する合成樹脂製のトナー攪拌搬送用スクリュー１において、軸両端の軸受摺動部３ｂにスクリュー本体とは異なる組成の合成樹脂製スリーブ３ａを埋め込んだことを特徴とするトナー攪拌搬送用スクリュー。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用する合成樹脂製のトナー攪拌搬送用スクリューにおいて、
軸両端の軸受摺動部にスクリュー本体より、耐摩耗性の高い合成樹脂製スリーブを埋め込んだことを特徴とするトナー攪拌搬送用スクリュー。
【請求項２】
軸受摺動部に埋め込むスリーブを構成する合成樹脂は、スクリュー本体を構成する合成樹脂よりも溶融温度が高い合成樹脂であることを特徴とする請求項１記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
【請求項３】
軸受摺動部に埋め込むスリーブを構成する合成樹脂は、熱伝導性の高いフィラーを添加したことを特徴とする請求項１又は２記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
【請求項４】
スクリュー本体を構成する合成樹脂組成物のベースポリマーがアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）樹脂、ポリカーボネート（PC）樹脂、あるいはPC樹脂とABS樹脂のアロイ（PC/ABS樹脂）であって、
軸受摺動部に埋め込むスリーブを構成する合成樹脂組成物のベースポリマーがポリフェニレンサルファイド (PPS)樹脂とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
【請求項５】
軸両端の軸受摺動部に埋め込んだ合成樹脂製スリーブは、粉末状ポリテトラフルオロエチレン樹脂（PTFE）が５〜３０ｗｔ％添加され、ウィスカー状強化材が１５〜３０ｗｔ％添加されていることを特徴とする請求項４記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
【請求項６】
軸両端の軸受摺動部に埋め込んだ合成樹脂製スリーブが、熱伝導率２〜４０W/ｍ・ｋの熱伝導性樹脂であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
【請求項７】
スリーブが、端面にRが形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか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】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電子写真方式の複写機、プリンター等の画像形成装置（現像器）に使用するトナー攪拌搬送用スクリューに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術は、スクリュー軸の両端に、軸受と回転摺動部分として、金属スリーブが埋め込まれていた。この金属スリーブはスクリューを樹脂成形する際にインサート形成されている。例えば、特許文献１（特開平７−５７５７号公報）には、撹拌スクリュー３の端部を金属 軸４で形成するトナー撹拌スクリュー ３であって、合成樹脂製の軸部３ａに係合させるための凹凸を有する小軸４ａを設けたトナー撹拌搬送スクリューが開示されている（図２）。この現像剤撹拌スクリューは、トナー撹拌スクリュー３の軸部３ａと金属 軸４とを一体成形により形成する場合に、図３に示すように、成形用金型１０，１１のスライド部８に、金属軸４をセットして、成形インサート法により形成する。なお、符号は特許文献１記載を援用したものであって、本願発明とは関係がない。
【０００３】
特許文献２（特開平９−５４４８９号公報）には、軸３の外周に螺旋状に突起４を設けた合成樹脂製スクリューの両側に延出した軸端部の軸受当接部に金属製カラーを外装したトナー攪拌搬送用スクリューが開示されている。
【０００４】
金属スリーブを埋め込む構造には、以下の問題があった。
（１）スクリューの本体を構成する樹脂材に対して、金属スリーブは極めて硬質なために、スクリュー軸に曲げ応力が加わった際、金属スリーブの端面に接するスクリュー軸部に応力集中が生じ、破断しやすくなる。
（２）金属スリーブの端面は、機械加工によってC面が付けられているものの、精密な仕上げが難しいために、スクリューを現像器に組み付ける際に、相手の軸受内径面や、シール部材のリップ部を傷つけてしまうことがあった。
（３）金属スリーブはインサート成形によってスクリュー軸に埋め込まれているが、インサート成形の現場においては、作業者が手作業で金属スリーブを金型にセットしており、そのため、金属スリーブが万一、位置ずれを起こすと、金型のキャビティーに致命的な傷を与えてしまう恐れがあった。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−５７５７号公報
【特許文献２】特開平９−５４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
両端側の摺擦部に金属製材料を用いない合成樹脂製のトナー撹拌搬送用スクリューを開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主な解決手段は次のとおりである。
（１）電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用する合成樹脂製のトナー攪拌搬送用スクリューにおいて、
軸両端の軸受摺動部にスクリュー本体より、耐摩耗性の高い合成樹脂製スリーブを埋め込んだことを特徴とするトナー攪拌搬送用スクリュー。
（２）軸受摺動部に埋め込むスリーブを構成する合成樹脂は、スクリュー本体を構成する合成樹脂よりも溶融温度が高い合成樹脂であることを特徴とする（１）記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
（３）軸受摺動部に埋め込むスリーブを構成する合成樹脂は、熱伝導性の高いフィラーを添加したことを特徴とする（１）又は（２）記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
（４）スクリュー本体を構成する合成樹脂組成物のベースポリマーがアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）樹脂、ポリカーボネート（PC）樹脂、あるいはPC樹脂とABS樹脂のアロイ（PC/ABS樹脂）であって、
軸受摺動部に埋め込むスリーブを構成する合成樹脂組成物のベースポリマーがポリフェニレンサルファイド (PPS)樹脂とする（１）〜（３）のいずれかに記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
（５）軸両端の軸受摺動部に埋め込んだ合成樹脂製スリーブは、粉末状ポリテトラフルオロエチレン樹脂（PTFE）が５〜３０ｗｔ％添加され、ウィスカー状強化材が１５〜３０ｗｔ％添加されていることを特徴とする（４）記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
（６）軸両端の軸受摺動部に埋め込んだ合成樹脂製スリーブが、熱伝導率２〜４０W/ｍ・ｋの熱伝導性樹脂であることを特徴とする（２）〜（５）のいずれかに記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
（７）スリーブが、端面にRが形成されていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のトナー攪拌搬送用スクリュー。
【発明の効果】
【０００８】
（１）本発明は、合成樹脂製トナー撹拌搬送スクリューの摺擦部にスクリュー本体と異なる高摺動の合成樹脂製スリーブを用いたので、金属製スリーブの弊害を解消することができる。
（２）特に、樹脂製スリーブを高熱伝導性樹脂製とすることにより、軸受並びにトナーシール部材との摺動発熱を効率よく逃がすことができ、介在するトナーの溶融を防止することができる。同時に、樹脂の柔軟性を生かして（ａ）応力集中を低減し、（ｂ）樹脂の射出成形による形状の自由度を生かして、スリーブ端面にRを設けることによって、軸受等の相手材の損傷を抑えることが出来、（ｃ）また、樹脂スリーブは金属製に比べて柔軟であるため、インサート成形現場における、金型損傷を回避することができる。
（３）成形方法は、従来と同様のインサート成形の他、二色成形を用いて省人化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、合成樹脂製スクリューの軸両端部の軸受摺動部にスクリュー本体とは異なる樹脂製のスリーブを埋め込んだものである。この合成樹脂製スリーブは、スクリュー本体を構成する合成樹脂よりも高融点、高摺動、高熱伝導性樹脂製とすることが好ましい。特に、摩擦摺動によって、摩擦熱が発生するので、熱を逃がす工夫をすることが重要である。この高熱伝導性の樹脂スリーブのベースポリマーは、スクリュー本体（螺旋状羽根部、および回転軸部）に使用する樹脂材料よりも溶融温度が高い（成形温度が高い）材質を使用し、ベースポリマーに高熱伝動性のフィラーを充填する。
【００１０】
スリーブに高熱伝導性樹脂を使用することにより、軸受並びにトナーシール部材との摺動発熱を効率よく逃がすことができ、介在するトナーの溶融を防止するので、金属スリーブの果たしていた機能と同様に満足することができ、樹脂の柔軟性を生かすことにより金属スリーブで生じる応力集中を低減することができ、樹脂の射出成形による形状の自由度を生かしてスリーブ端面にRを設けることによって、金属スリーブ端面が相手材を損傷する問題点を抑えることが出来る。また、合成樹脂製スリーブは柔軟であるため、製造過程のインサート成形現場における金型損傷を回避することができ、成形方法は、従来と同様のインサート成形の他、二色成形を用いて省人化を図ることができる。
【００１１】
本願発明の合成樹脂製トナー撹拌搬送用スクリューの例を図１に示す。羽根部２と両側に軸部３ｂがスクリュー本体を構成する合成樹脂で成形されており、軸部３ｂが軸受と摺擦する部位に管状の合成樹脂製のスリーブ３ａを一体的に嵌挿したものである。合成樹脂製の合成樹脂製トナー撹拌搬送用スクリューの形状はこれに限定されるものではない。他の例としては、本出願人が提案した特許第３３９２３９４号公報等を挙げることができる。
スリーブ３aを成形金型にセットした状態でスクリュー本体構成用の合成樹脂をキャビティーに充填することにより成形することができる。成形方法自体は、従来の金属スリーブと同様の方法を採用することができる。
【００１２】
[スクリュー本体構成樹脂]
スクリュー本体を構成する樹脂としては、成形時のソリが小さく、寸法精度に優れ、曲げ剛性の高い材質が求められる。
スクリュー本体を構成する合成樹脂組成物のベースポリマーとしては、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）樹脂、ポリカーボネート（PC）樹脂、あるいはPC樹脂とABS樹脂のアロイ（PC/ABS樹脂）が従来より用いられており、本発明でも同様に使用することができる。
【００１３】
特にポリカーボネート樹脂/アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂アロイ（PC/ABSアロイ）をベースポリマーとし、強化繊維としてガラス短繊維（GF）を１５〜４０ｗｔ％添加した配合が好ましい。PC：ABSの比率は７０：３０〜５０：５０が好ましい。PC/ABS樹脂GF強化材の具体例としては、ダイセルポリマー（株）製ノバロイS５２３０等が使用できる。
【００１４】
[スリーブ用合成樹脂]
樹脂スリーブを構成する樹脂としては、インサート成形を可能とするためにスクリュー本体を構成する樹脂よりも成形温度の高い樹脂を使用する必要がある。
スクリュー本体の材質がPC/ABSアロイ/GF３０ｗｔ％強化樹脂である場合、成形温度は２３０℃〜２６０℃であるので、樹脂スリーブの材質としては、成形温度が３００℃〜３２０℃であるポリフェニレンサルファイド樹脂（PPS）が好ましい。
PPSをベースポリマーとし、潤滑性を付与するために粉末状ポリテトラフルオロエチレン樹脂（PTFE）を５〜３０ｗｔ％添加し、更には耐摩擦耗性を向上させるためにウィスカー状の強化材を１５〜３０ｗｔ％添加するのが好ましい。ウィスカー状強化材には、チタン酸カリウムウィスカー（大塚化学（株）製「ポチコン」）や酸化亜鉛ウィスカー（（株）アムテック製「パナテトラ」）等が使用出来る。
【００１５】
ベースポリマーに熱伝導性フィラーを添加することにより、合成樹脂製スリーブに熱伝導性を付与することができる。熱伝導性フィラーには、アルミニウム、銅、ステンレスといった金属粉末、黒鉛、カーボン繊維等を使用することが出来る。
【００１６】
樹脂スリーブの端面は、射出成形品の形状の自由度を利用して、Rを設けることが好ましく、Rの大きさは、R0.2~R0.3が好ましい。
【００１７】
成形方法は、従来と同様のインサート成形を用いることが出来る。まず、高熱伝導性樹脂にて、スリーブを射出成形しておき、これをトナー攪拌搬送スクリュー成形金型に仕込んで、インサート成形を行なう。スリーブ材質には、スクリュー本体よりも成形温度の高い樹脂を使用しているので、インサート成形時に溶融・変形することはない。また、スリーブが樹脂製だとインサート成形作業時に、万一、スリーブが金型の所定の位置からズレても、金型を損傷させたり、壊したりすることが防げる。
また、二材種を連続的に成形する二色成形法を用いることも出来、インサート作業を無くすことが出来るため、省人化を図ることが出来る。
【００１８】
（実施例）
表１に実施例１〜３及び比較例１を示す。
図１に示す形状のトナー撹拌搬送用スクリューを作成して各実験に用いた。
各試験例に用いたスリーブは次のとおりである。
【００１９】
（トナー撹拌搬送用スクリューのサイズ）
また、図１を参照して各実施例に用いたトナー撹拌搬送用スクリューのサイズを説明すると、螺旋状のスクリューの羽根部２の長さ２９６．１mm、両端のスリーブ３ａ、軸部３ｂの長さ１６．７mm、スクリュー羽根の外径が１１mmで、ピッチが１５mmである。支軸径５．５ｍｍ、スリーブ外径６．０ｍｍ、肉厚１．２ｍｍとする。
【００２０】
（試験方法）
実施例および比較例のトナー攪拌搬送用スクリューを、電子写真装置の現像装置を模した図４の試験装置６に装着した。この試験装置６は、ケーシング６Ａ内に試験用スクリューＳ、Ｓを二軸平行に軸支したもので、一方のスクリューＳに減速機６Ｂを介してモーター６Ｃを連結し、他方のスクリューＳは歯付きベルト６Ｄを介して一方のスクリューＳにより伝動駆動されるようにしたものである。そして、トナーを充填したこの試験装置６のスクリュー Ｓ、Ｓを１５０ｒｐｍで７２時間連続回転させてその結果を評価した。トナー 攪拌搬送用スクリュー本体構成、スリーブ構成及び評価結果を表１に示す。
【実施例１】
【００２１】
（スクリュー本体を構成する合成樹脂組成）
ＰＣ／ＡＢＳ／ＧＦ３０：ポリカーボネート樹脂/アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂アロイ（PC/ABSアロイ）にガラス短繊維（GF）を３０％添加したもの。［（ダイセルポリマー（株）製ノバロイS５２３０）］
（スリーブを構成する合成樹脂組成）
ＰＰＳ／ＰＴＦＥ１５／熱伝導性フィラー１５：PPSをベースポリマーとし、粉末状ポリテトラフルオロエチレン樹脂（PTFE）１５ｗｔ％、熱伝導性フィラー１５ｗｔ％添加したもの。
【実施例２】
【００２２】
（スクリュー本体を構成する合成樹脂組成）
ＡＢＳ／ＧＦ３０：アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂アロイ（PC/ABSアロイ）にガラス短繊維（GF）を３０％添加したもの。
（スリーブを構成する合成樹脂組成）
実施例１と同じ。
【実施例３】
【００２３】
（スクリュー本体を構成する合成樹脂組成）
ＰＣ／ＧＦ３０：ポリカーボネート樹脂にガラス短繊維（GF）を３０％添加したもの。
（スリーブを構成する合成樹脂組成）
実施例１と同じ。
【００２４】
[比較例]
比較例１
（スクリュー本体を構成する合成樹脂組成）
実施例１と同じ。
（スリーブを構成する合成樹脂組成）
ＳＵＭ／Ｎｉメッキ：一般に「快削鋼」と称する低炭素鋼（SUM）にニッケルメッキを施した金属製のスリーブを用いた。
比較例２  フィラーなしの他は、実施例１と同じ。
比較例３  フィラーなし、Ｒ面、Ｃ面なしの他は、実施例１と同じ。
比較例４  フィラーなし、Ｒ面、Ｃ面なし、ＰＰＳ合成樹脂製とした樹脂製スクリュー本体を用いた他は、実施例１と同じ。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１から金属製スリーブである比較例１は、トナー融着は生じないものの、応力集中による軸部破断が生じ、軸受・シールリップ部に傷が発生し、インサート成型時に位置ズレが生じた場合に金型に傷が付いたのに対して、実施例１〜３ではいずれも問題は発生せず、トナー融着も生じていないことが確認できた。
また、スリーブの樹脂組成を変更した比較例２〜４の結果から、次のことが解る。熱伝導性フィラーを配合しない比較例２から、スリーブの摩擦熱が逃げずに高熱となりトナーの融着が発生し、軸受にも摩耗が見られる。さらに、Ｒ面、Ｃ面を形成しない比較例３から、軸受やシールリップ部に傷の発生が見られる。また更に、粉末状ポリテトラフルオロエチレン樹脂（PTFE）を配合しない比較例４から、潤滑性も失われることから、トナー融着及び軸受摩耗が激しくなることが観察された。 
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本願発明のトナー撹拌搬送用スクリューの例
【図２】従来例のトナー撹拌搬送用スクリューの例（符号は特許文献１記載を援用につき本願発明とは無関係）
【図３】従来例の成型図（符号は特許文献１記載を援用につき本願発明とは無関係）
【図４】評価試験装置模式図
【符号の説明】
【００２８】
１     トナー撹拌搬送用スクリュー
２     羽根部
３ａ  スリーブ
３ｂ  軸部
６    試験装置
６Ａ  ケーシング
６Ｂ  減速機
６Ｃ  モーター
６Ｄ  歯付きベルト
Ｓ    試験用スクリュー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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