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特開2023-62824現像剤収容装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置
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  • 特開-現像剤収容装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023062824
(43)【公開日】2023-05-09
(54)【発明の名称】現像剤収容装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   G03G 15/08 20060101AFI20230427BHJP
   G03G 21/16 20060101ALI20230427BHJP
   F16C 33/78 20060101ALI20230427BHJP
   F16J 15/3204 20160101ALI20230427BHJP
   F16C 19/06 20060101ALI20230427BHJP
   F16C 33/12 20060101ALI20230427BHJP
   F16C 35/07 20060101ALI20230427BHJP
【FI】
G03G15/08 390B
G03G15/08 366
G03G21/16 176
F16C33/78 Z
F16J15/3204 201
F16C19/06
F16C33/12 B
F16C35/07
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021172943
(22)【出願日】2021-10-22
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100117215
【弁理士】
【氏名又は名称】北島 有二
(72)【発明者】
【氏名】土屋 右騎
(72)【発明者】
【氏名】藤原 香弘
(72)【発明者】
【氏名】久保田 智広
(72)【発明者】
【氏名】與五澤 一樹
(72)【発明者】
【氏名】橋川 ほたる
【テーマコード(参考)】
2H077
2H171
3J006
3J011
3J117
3J216
3J701
【Fターム(参考)】
2H077AB02
2H077AB14
2H077AB15
2H077AB18
2H077AC02
2H077BA02
2H077BA08
2H077CA13
2H077EA03
2H077FA13
2H171FA02
2H171FA03
2H171FA13
2H171FA26
2H171GA29
2H171JA06
2H171JA14
2H171JA34
2H171JA45
2H171KA12
2H171KA26
2H171QA04
2H171UA02
2H171UA03
2H171UA13
2H171UA17
3J006AE15
3J006AE39
3J006CA05
3J011AA20
3J011BA02
3J011JA02
3J011KA02
3J011LA01
3J011MA21
3J011RA03
3J011SB19
3J117AA01
3J117DA01
3J117DA02
3J117DB07
3J216AA02
3J216AA05
3J216AA12
3J216AB09
3J216BA12
3J216BA30
3J216CA01
3J216CA05
3J216CB04
3J216CB05
3J216CB19
3J216CC33
3J216CC70
3J216DA03
3J701AA02
3J701AA42
3J701AA52
3J701AA62
3J701BA73
3J701EA01
3J701EA33
3J701FA44
3J701FA60
3J701GA60
(57)【要約】
【課題】シール部材が回転部材の回転軸に摺接することによって生じる熱を充分に放熱して、加工性を高める。
【解決手段】現像剤が収容される現像装置26(現像剤収容装置)であって、回転軸261を具備した搬送スクリュ26b1、26b2(回転部材)と、金属材料からなり回転軸261を回転可能に保持する軸受26mと、軸受26mが内径部26n1に圧入された保持部材26nと、軸受26mに対して現像装置26の内側の位置で回転軸261の外周面に摺接するシール部材26tと、が設けられている。そして、シール部材26tは、保持部材26nの内径部26n1において軸受26mの内側の端面に接触している。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
現像剤が収容される現像剤収容装置であって、
回転軸を具備した回転部材と、
金属材料からなり、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、
前記軸受が内径部に圧入された保持部材と、
前記軸受に対して当該現像剤収容装置の内側の位置で、前記回転軸の外周面に摺接するシール部材と、
を備え、
前記シール部材は、前記保持部材の前記内径部において前記軸受の前記内側の端面に接触することを特徴とする現像剤収容装置。
【請求項2】
前記軸受は、玉軸受であることを特徴とする請求項1に記載の現像剤収容装置。
【請求項3】
前記シール部材は、前記端面において前記玉軸受の内輪を除く部分に接触することを特徴とする請求項2に記載の現像剤収容装置。
【請求項4】
前記軸受は、油が含浸された焼結軸受であることを特徴とする請求項1に記載の現像剤収容装置。
【請求項5】
前記シール部材は、少なくとも前記回転軸の外周面に摺接する部分が、フッ素樹脂材料で形成されたことを特徴とする請求項1~請求項4のいずれかに記載の現像剤収容装置。
【請求項6】
前記シール部材は、前記保持部材の前記内径部で、前記回転軸の外周面に摺接し、
前記保持部材は、前記回転軸に接触しないことを特徴とする請求項1~請求項5のいずれかに記載の現像剤収容装置。
【請求項7】
前記軸受は、その一部が、当該現像剤収容装置の外側に露呈することを特徴とする請求項1~請求項6のいずれかに記載の現像剤収容装置。
【請求項8】
像担持体の表面に形成される潜像を現像する現像装置であって、
請求項1~請求項7のいずれかに記載の現像剤収容装置を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項9】
画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項8に記載の現像装置と前記像担持体とを一体的に備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項10】
請求項1~請求項7のいずれかに記載の現像剤収容装置、又は、請求項8に記載の現像装置、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、トナーや2成分現像剤などの現像剤が収容される現像剤収容装置と、現像装置と、プロセスカートリッジと、画像形成装置と、に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置に設置される現像剤収容装置(現像装置)において、回転部材(搬送スクリュ)を保持する軸受に、シール部材(トナーシール)を設置する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
一方、特許文献1には、軸受シール部の温度上昇を抑制することを目的として、軸受のインナ部とアウタ部との間に金属板を埋め込んで、その金属板にトナーシール(シール部材)を接触させる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した特許文献1の技術は、軸受におけるインナ部とアウタ部との間に金属板を埋め込んで、その金属板にシール部材を接触させているため、シール部材が回転部材の回転軸に摺接することによって生じる熱が、金属板を介して放熱される効果がある程度期待できる。
しかし、特許文献1の技術は、軸受に埋め込まれる金属板の体積が小さくて、その放熱性が不充分であるとともに、軸受に金属板を埋め込むときの加工性が低かった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、シール部材が回転部材の回転軸に摺接することによって生じる熱が充分に放熱されて、加工性の高い、現像剤収容装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明における現像剤収容装置は、現像剤が収容される現像剤収容装置であって、回転軸を具備した回転部材と、金属材料からなり、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、前記軸受が内径部に圧入された保持部材と、前記軸受に対して当該現像剤収容装置の内側の位置で、前記回転軸の外周面に摺接するシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記保持部材の前記内径部において前記軸受の前記内側の端面に接触するものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、シール部材が回転部材の回転軸に摺接することによって生じる熱が充分に放熱されて、加工性の高い、現像剤収容装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。
図2】作像部を示す断面図である。
図3】現像装置を長手方向に示す図である。
図4】搬送スクリュを支持する軸受の近傍を示す断面図である。
図5】変形例1としての現像装置における、搬送スクリュを支持する軸受の近傍を示す断面図である。
図6】変形例2としての現像装置における、搬送スクリュを支持する軸受の近傍を示す断面図である。
図7】現像装置の駆動時間と、シール部材の近傍の温度上昇と、の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【0010】
まず、図1にて、画像形成装置1における全体の構成・動作について説明する。
本実施の形態における画像形成装置1は、複数のプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKが中間転写ベルト40に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置である。また、複数のプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21に対向するように現像剤収容装置としての現像装置26(図2参照)が設置されている。
【0011】
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は原稿を原稿読込部3に搬送する原稿搬送部、3は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、4は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、を示す。
また、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、40は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、を示す。
また、61は用紙等のシートPが収納される給紙装置、65は中間転写ベルト40上に形成されたトナー像をシートPに転写する2次転写ローラ、66はシートP上の未定着画像を定着する定着装置、70は複数のプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKに対応した各現像装置26に各色のトナーを補給するためのトナー容器、を示す。
【0012】
ここで、図2をも参照して、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム21、帯電装置22、クリーニング装置23、が一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、寿命に達したときに画像形成装置本体1に対して交換される。
また、各現像装置26は、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21にそれぞれ対向するように設置されている。そして、現像装置26は、寿命に達したときに画像形成装置本体1に対して交換される。なお、画像形成装置本体1に対する現像装置26の着脱操作と、画像形成装置本体1に対するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの着脱操作と、はそれぞれ別々に独立しておこなうことができる。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21(像担持体)上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される。
【0013】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿は、原稿搬送部2の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部3のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部3で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部4に送信される。そして、書込み部4からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21(図2参照)の表面に向けて照射される。
【0014】
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1図2の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電装置22(帯電ローラ)との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21の表面は、それぞれの書込み部4によるレーザ光の照射位置に達して、その位置で画像情報に基づいた静電潜像が形成される(露光工程である。)。
【0015】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21の表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電装置22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
同様に、シアン成分のレーザ光は、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム21の表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21の表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21の表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【0016】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21の表面は、それぞれ、現像装置26との対向位置に達する。そして、各現像装置26から感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21の表面は、それぞれ、中間転写ベルト40との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト40の内周面に当接するように1次転写ローラ24が設置されている。そして、1次転写ローラ24の位置で、中間転写ベルト40上に、感光体ドラム21上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
【0017】
そして、1次転写工程後の感光体ドラム21の表面は、それぞれ、クリーニング装置23との対向位置に達する。そして、クリーニング装置23で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21の表面は、除電装置の位置で残留電位が除電されて、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
【0018】
他方、感光体ドラム21上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト40の表面は、図中の矢印方向に走行して、2次転写ローラ65の位置に達する。そして、2次転写ローラ65の位置で、シートP上に中間転写ベルト40上のフルカラーの画像が2次転写される(2次転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト40の表面は、中間転写ベルトクリーニング装置の位置に達する。そして、中間転写ベルト40上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング装置に回収されて、中間転写ベルト40上の一連の転写プロセスが完了する。
【0019】
ここで、2次転写ローラ65の位置に搬送されるシートPは、給紙装置61からレジストローラ64等を経由して搬送されるものである。
詳しくは、シートPを収納する給紙装置61から、給紙ローラ62により給送されたシートPが、搬送路を通過した後に、レジストローラ64の位置に導かれる。レジストローラ64の位置に達したシートPは、中間転写ベルト40上のトナー像とタイミングを合わせて、2次転写ローラ65の位置に向けて搬送される。
【0020】
その後、フルカラー画像が転写されたシートPは、定着装置20の位置に導かれる。そして、定着装置20において、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像がシートP上に定着される。
そして、定着工程後のシートPは、排紙ローラ69によって装置本体1外に出力画像として排出された後に、排紙トレイ5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【0021】
次に、図2及び図3にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジや現像装置などの構成部材における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を除して図示する。
【0022】
図2に示すように、プロセスカートリッジ20は、主として、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電装置22と、クリーニング装置23と、がケースに一体的に収納されている。
感光体ドラム21は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
帯電装置22は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなる帯電ローラである。そして、この帯電装置22(帯電ローラ)に電源部から所定の電圧が印加されて、これにより対向する感光体ドラム21の表面を一様に帯電する。
クリーニング装置23には、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bが設置されている。クリーニングブレード25aは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム21表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。クリーニングローラ25bは、芯金上にブラシ毛が周設されたブラシローラである。
【0023】
図2図3に示すように、現像剤収容装置としての現像装置26は、主として、現像剤担持体としての現像ローラ26a、現像ローラ26aに対向する第1搬送スクリュ26b1(第1搬送部材)、仕切部材26eを介して第1搬送スクリュ26b1に対向する回転部材としての第2搬送スクリュ26b2(第2搬送部材)、現像ローラ26aに対向して現像ローラ26a上に担持された現像剤の量を規制するドクターブレード26c(現像剤規制部材)、等で構成される。
【0024】
現像装置26内には、キャリアとトナーとからなる現像剤(2成分現像剤)が収容されている。
現像ローラ26aは、感光体ドラム21に対して微小なギャップをあけて対向して現像領域を形成するように構成されている。現像ローラ26aは、図3に示すように、内部に固設されてローラ外周面上に複数の極(磁極)を形成するマグネット26a1と、マグネット26a1の周囲を回転するスリーブ26a2と、で構成される。
【0025】
スクリュ部材としての搬送スクリュ26b1、26b2は、現像装置26の内部に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路(図3にて破線矢印で示す循環経路である。)を形成する。すなわち、第1搬送スクリュ26b1による第1搬送経路B1と、第2搬送スクリュ26b2による第2搬送経路B2と、による現像剤の循環経路が形成されている。
第1搬送経路B1と第2搬送経路B2とは仕切部材26e(壁部)によって隔絶されていて、2つの搬送経路B1、B2の長手方向両端部は互いに連通口26f、26gを介して連通している。具体的に、図3を参照して、第1搬送経路B1の搬送方向上流側の端部と、第2搬送経路B2の搬送方向下流側の端部と、が第1連通口26fを介して連通している。また、第1搬送経路B1の搬送方向下流側の端部と、第2搬送経路B2の搬送方向上流側の端部と、が第2連通口26gを介して連通している。すなわち、仕切部材26eは、長手方向両端部を除く位置に配設されている。
第1搬送スクリュ26b1(第1搬送経路B1)は現像ローラ26aに対向するように配設され、第2搬送スクリュ26b2(第2搬送経路B2)は仕切部材26eを介して第1搬送スクリュ26b1(第1搬送経路B1)に対向するように配設されている。第1搬送スクリュ26b1は、現像剤を長手方向に搬送しながら、現像ローラ26aに向けて現像剤を供給するとともに、現像ローラ26aから離脱した現像工程後の現像剤を回収する。第2搬送スクリュ26b2は、第1搬送経路B1から搬送された現像工程後の現像剤と、補給口26dから補給されたフレッシュなトナーと、を長手方向に搬送しながら撹拌・混合する。
本実施の形態において、2つの搬送スクリュ26b1、26b2は、水平方向に並設されている。2つの搬送スクリュ26b1、26b2は、いずれも、回転軸261にスクリュ部262が螺旋状に巻装されたスクリュ部材である(図4参照)。
【0026】
先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ26aは、図2中の矢印方向に回転している。現像装置26内の現像剤は、図3に示すように、間に仕切部材26eを介在するように配設された第1搬送スクリュ26b1及び第2搬送スクリュ26b2の矢印方向の回転によって、トナー容器70からトナー補給経路を経て補給口26dから補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図3中の破線矢印方向の循環である。)。
そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーは、現像ローラ26a上に形成された剤汲上げ極によって、キャリアとともに現像ローラ26a上に汲み上げられる。現像ローラ26a上に担持された現像剤は、図2中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード26cとの対向位置に達する。そして、現像ローラ26a上の現像剤は、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム21との対向位置(現像領域である。)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム21上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ26a上に残った現像剤はスリーブの回転にともない第1搬送経路B1の上方に達して、この位置で現像ローラ26aから離脱される。ここで、現像領域における電界は、現像用の電源によって現像ローラ26aに印加される所定の電圧(現像バイアス)と、帯電工程と露光工程とによって感光体ドラム21の表面に形成される表面電位(潜像電位)と、によって形成されるものである。
【0027】
なお、トナー容器70内のトナーは、現像装置26内のトナーの消費にともない、補給口26dから現像装置26内に適宜に補給されるものである。現像装置26内のトナーの消費は、現像装置26内の現像剤のトナー濃度(現像剤中のトナーの割合である。)を磁気的に検知するトナー濃度センサによって検知される。
また、補給口26dは、第2搬送スクリュ26b2の長手方向(図3の左右方向である。)の一端であって、第2搬送スクリュ26b2(第2搬送経路B2)の上方に設けられている。
また、本実施の形態における現像装置26は、図3にて白矢印で示すように、第2搬送スクリュ26b2に駆動モータ(不図示であって、画像形成装置本体1に設置されている。)から駆動が伝達(入力)される。そして、第2搬送スクリュ26b2に入力された駆動が、不図示のギア列を介して、第1搬送スクリュ26b1や現像ローラ26aに伝達されて、それぞれの部材が図3の矢印方向に回転することになる。
【0028】
以下、本実施の形態において特徴的な、現像剤収容装置としての現像装置26の構成・動作について詳しく説明する。
先に図2図3等を用いて説明したように、現像剤収容装置としての現像装置26の内部には、現像剤としての2成分現像剤が収容されている。
また、現像装置26(現像剤収容装置)には、回転部材としての第1、第2搬送スクリュ26b1、26b2が設置されている。図4に示すように、第1、第2搬送スクリュ26b1、26b2(回転部材)は、それぞれ、回転軸261にスクリュ部262が螺旋状に巻装されたものである。
【0029】
図3図4に示すように、本実施の形態において、現像装置26(現像剤収容装置)には、回転部材としての第1、第2搬送スクリュ26b1、26b2、軸受26m、保持部材26n、シール部材26t、などが設けられている。
なお、本実施の形態では、図4(及び、後述する変形例における図5図6)において、第1搬送スクリュ26b1(回転部材)の一端側のみ図示したが、第1搬送スクリュ26b1の他端側や、第2搬送スクリュ26b2(回転部材)の一端側や他端側も、ほぼ同様に構成されているため、それらの共通する構成についての説明を適宜省略する。
【0030】
図4に示すように、回転部材としての第1搬送スクリュ26b1は、樹脂材料からなる回転軸261と、回転軸261に螺旋状に巻装されたスクリュ部262と、からなるスクリュ部材である。
本実施の形態における第1搬送スクリュ26b1は、射出成型などによって、回転軸261とスクリュ部262とが同じ樹脂材料で一体的に形成されている。なお、第2搬送スクリュ26b2も、第1搬送スクリュ26b1と同様に構成されている(共通部品として構成されている)。
なお、本実施の形態では、第1、第2搬送スクリュ26b1、26b2を樹脂材料で形成したが、第1、第2搬送スクリュ26b1、26b2をステンレス鋼などの金属材料で形成することもできる。ただし、本実施の形態のように、第1、第2搬送スクリュ26b1、26b2を樹脂材料で形成した場合には、金属材料で形成した場合に比べて、装置を小型化、軽量化することができる。
【0031】
図4に示すように、軸受26mは、回転軸261を回転可能に保持するものであって、金属材料からなる金属軸受である。
本実施の形態では、軸受26mとして、内輪26m1、外輪26m2、ボール26m3などからなる玉軸受を用いている。
なお、軸受26m(玉軸受)として、内輪26m1と外輪26m2との隙間(ボール26m3の周り)にグリースなどの潤滑剤が充填されたものや、内輪26m1と外輪26m2との隙間を覆う封止シールが両端面に設けられたもの、などを用いることもできるが、それらも軸受を構成する主たる部材(内輪26m1、外輪26m2、ボール26m3である。)が金属材料からなるものであるため、全体として金属材料からなるものであると定義する。
【0032】
図4に示すように、保持部材26nは、金属材料からなる軸受26mが、内径部26n1に圧入されたものである。
詳しくは、保持部材26nは、樹脂材料からなる略円筒状部材であって、そのツバ部が現像ケース26k(現像装置26の筐体である。)の外壁に当接した状態で、現像ケース26kに形成された穴部に挿入される。なお、図示は省略するが、保持部材26nは、現像ケース26kにおいて非回転で保持されるように、現像ケース26kの穴部に形成されたストッパ部に嵌合するように形成されている。
また、保持部材26nの外側(図4の右方である。)に突出した回転軸261の溝部に止め輪が取り付けられて、現像装置26における第1搬送スクリュ26b1の回転軸方向の位置が定められる。
なお、本実施の形態では、保持部材26nとして、ツバ部が設けられたものを用いたが、ツバ部が設けられていないものを用いることもできる。
【0033】
そして、この保持部材26nの内径部26n1に、金属材料からなる軸受26m(玉軸受)が圧入されている。具体的に、軸受26mは、その一部が、現像装置26(現像剤収容装置)の外側(図4の右側である。)に露呈するように、保持部材26nに設置されている。
このように軸受26mが一体的に圧入された保持部材26nは、金属材料からなる軸受26mがサブアッセンブリされた1つの軸受とみることもできる。
【0034】
図4に示すように、シール部材26tは、軸受26mに対して現像装置26(現像剤収容装置)の内側(図4の左側である。)の位置で、回転軸261の外周面に摺接するものである。
そして、シール部材26tは、保持部材26nの内径部26n1において軸受26mの内側の端面(図4の左側の端面である。)に接触している。
【0035】
詳しくは、シール部材26tは、回転軸261との摺動抵抗を減ずるために、少なくとも回転軸261の外周面に摺接する部分がフッ素樹脂材料で形成されている。
具体的に、本実施の形態におけるシール部材26tは、厚さが0.2~0.3mm程度のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる略ラッパ状の可撓性シート部材である。そして、シール部材26tは、その根元部が、軸受26mの内側端面と、それに対向する保持部材26nの対向面26n2と、に挟まれるように、保持部材26n(対向面26n2)に貼着されている。
なお、本実施の形態では、シール部材26tとして、フッ素樹脂材料からなる可撓性シート部材を用いたが、シール部材26tとして、GシールやVリングなどのゴム材料からなるものを用いることもできる。
【0036】
このように、本実施の形態では、軸受26mよりも装置内側にシール部材26tが設けられているため、軸受26mと第1搬送スクリュ26b1の回転軸261との間に現像剤が入り込む不具合が軽減されることになる。
【0037】
そして、本実施の形態において、シール部材26tは、金属材料からなる軸受26mの内側の端面に接触しているため、シール部材26tが回転軸261に摺接することによって生じる熱が、軸受26mを介して放熱されることになる。
特に、保持部材26nに圧入された軸受26mは、その体積が充分に大きく、さらに回転軸261にも直接的に接触しているため、シール部材26tの熱と、回転軸261の熱と、をそれぞれ効率的に装置外に放熱することができる。そのため、シール部材26tと回転軸261との摺接による熱によって、その近傍に位置する現像剤が凝集してしまう不具合も生じにくくなる。したがって、現像剤の凝集が生じてしまうことにより、第1搬送スクリュ26b1がロックしやすくなる不具合や、凝集した現像剤が装置内に混入して白スジなどの異常画像が生じてしまう不具合なども軽減することができる。
また、軸受26mは、保持部材26nに圧入されたものであるため、金属板を保持部材にインサートなどにより一体成型する場合に比べて、加工性を高めることができる(加工コストを低廉化することができる)。
【0038】
なお、シール部材26tと回転軸261とが摺接する部分の温度上昇ΔTは、下式のように、その部分の残留熱量Q(=発生熱量-放熱量)に比例するものである。
温度上昇ΔT∝残留熱量Q/熱容量C
ここで、発生熱量は一定であるため、軸受26mがシール部材26tと一体となって見かけ上の熱容量Cを増加させることで、温度上昇ΔTを抑えることができる。
また、本実施の形態では、軸受26mの一部が装置外に露呈しているため、放熱量が多くなって温度上昇ΔTを抑えることができる。
【0039】
ここで、図4を参照して、本実施の形態において、シール部材26tは、保持部材26nの内径部26n1(軸受26mが圧入されていない内側の部分である。)で、回転軸261の外周面に摺接している。
このように構成することにより、保持部材26nの外部(現像装置内)でシール部材26tを回転軸261に摺接させる場合に比べて、シール部材26tが現像装置内を流動する現像剤に直接的に接触しにくいため、シール部材26tの変形や劣化が軽減される。
【0040】
また、図4を参照して、本実施の形態において、保持部材26nは、回転軸261に直接的に接触しないように構成されている。
すなわち、保持部材26nは、軸受26mを介して回転軸261に接触するのであって、内径部26n1と回転軸261とに隙間が設けられている。
このように構成することにより、保持部材26nの一部が回転軸261に接触するように構成した場合とは異なり、回転軸261との摺接による熱の発生を抑止することができる。
【0041】
ここで、本実施の形態において、シール部材26tは、軸受26mの端面において内輪26m1(玉軸受の内輪である。)を除く部分に接触するように配置されている。
すなわち、シール部材26tは、内輪26m1には接触しておらず、主として、外輪26m2の端面に接触している。具体的に、保持部材26nの対向面26n2の内径が内輪26m1の外径よりも大きくなるように構成するとともに、略ラッパ状のシール部材26tの根元部の開口の穴径が内輪26m1の外径よりも大きくなるように構成している。
このように構成することにより、シール部材26tの熱を装置外に放熱する経路(外輪26m2を経由する経路である。)と、回転軸261の熱を装置外に放熱する経路(内輪26m1を経由する経路である。)と、が切り分けられて、軸受26m全体としての放熱性を高めることができる。
また、シール部材26tが内輪26m1に接触しないため、回転軸261とともに回転する内輪26m1によってシール部材26tの根元部が捻れる不具合を軽減することができる。
【0042】
<変形例1>
図5に示すように、変形例1における現像装置26は、図4に示すものとは異なり、シール部材26tが、軸受26m(玉軸受)の外輪26m2に加えて内輪26m1にも接触するように構成されている。
このように構成した場合には、軸受26m(玉軸受)の内輪26m1に接触しないように構成した場合に比べて、放熱性は低下するものの、シール部材26tが搬送スクリュ26b1、26bsの回転軸261に摺接することによって生じる熱を充分に放熱することができる。また、軸受26mが内設された保持部材26nの加工性を高めることができる。
【0043】
<変形例2>
図6に示すように、変形例2における現像装置26は、図4図5に示すものとは異なり、軸受26mとして、油が含浸された焼結軸受(油含浸スベリ軸受)を用いている。
このように構成した場合には、軸受26m(玉軸受)の内輪26m1に接触しないように構成した場合に比べて、放熱性は僅かに低下するものの、金属材料で形成された部分の体積が充分に大きくなるため、シール部材26tが搬送スクリュ26b1、26bsの回転軸261に摺接することによって生じる熱を充分に放熱することができる。また、軸受26mが内設された保持部材26nの加工性を高めることができる。
【0044】
<実験結果>
図7は、本発明の効果を確認するために本願発明者が実施した実験の結果を示すものであって、現像装置26の駆動時間と、シール部材26tの近傍の温度上昇と、の関係を示すグラフである。
実験は、実施例1として図4に示す現像装置26と、実施例2として図5に示す現像装置26と、実施例3として図6に示す現像装置26と、比較例1として樹脂材料からなる軸受を用いた現像装置と、比較例2としてインナ部とアウタ部との間に金属板が埋め込まれた軸受を用いた現像装置(特許文献1の図12に開示されたものである。)と、について、それぞれ、連続的に60分間駆動して、シール部材26tの近傍の温度上昇ΔT(グラフ縦軸)の変化を測定したものである。
なお、実験に用いられた各現像装置は、軸受以外の条件は同等であって、回転軸261は、樹脂材料で形成され、軸径が6mmに設定され、回転数が600rpmに設定されている。
そして、図7において、グラフS1は実施例1の実験結果を示し、グラフS2は実施例2の実験結果を示し、グラフS3は実施例3の実験結果を示し、グラフR0は比較例1の実験結果を示し、グラフR1は比較例2の実験結果を示す。
図7に示す実験結果からも、先に説明した本発明の効果を確認することができる。
【0045】
以上説明したように、本実施の形態における現像装置26は、現像剤が収容される現像剤収容装置であって、回転軸261を具備した搬送スクリュ26b1、26b2(回転部材)と、金属材料からなり回転軸261を回転可能に保持する軸受26mと、軸受26mが内径部26n1に圧入された保持部材26nと、軸受26mに対して現像装置26の内側の位置で回転軸261の外周面に摺接するシール部材26tと、が設けられている。そして、シール部材26tは、保持部材26nの内径部26n1において軸受26mの内側の端面に接触している。
これにより、シール部材26tが搬送スクリュ26b1、26bsの回転軸261に摺接することによって生じる熱が充分に放熱されて、加工性を高めることができる。
【0046】
なお、本実施の形態では、現像装置26をプロセスカートリッジ20の構成部材とせずに、画像形成装置本体1に対して単独で着脱できるユニットとした。これに対して、現像装置26をプロセスカートリッジ20の構成部材の1つとして、画像形成装置本体1に対してプロセスカートリッジとして一体的に着脱されるように構成することもできる。
そして、このような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置と、のうち少なくとも1つと、像担持体と、が一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたユニットと定義する。
【0047】
また、本実施の形態では、2つの搬送スクリュ26b1、26b2(搬送部材)が水平方向に並設されていて、ドクターブレード26cが現像ローラ26aの下方に配置された現像装置26に対して、本発明を適用した。しかし、本発明が適用される現像装置の構成はこれに限定されることなく、例えば、3つ以上の搬送スクリュが水平方向に並設された現像装置や、複数の搬送スクリュが上下方向に並設されている現像装置や、ドクターブレードが現像ローラの上方に配置された現像装置に対しても、本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いた現像装置26に対して、本発明を適用した。これに対して、トナー(外添剤等も含む。)のみからなる1成分現像剤を用いた現像装置に対しても、本発明を適用することができる。
そして、それらのような場合にも、本実施の形態のものとほぼ同様の効果を得ることができる。
【0048】
また、本実施の形態では、現像剤収容装置としての現像装置26に対して本発明を適用したが、本発明が適用される現像剤収容装置はこれに限定されることなく、例えば、トナー容器、トナー補給装置、クリーニング装置、トナー搬送装置、廃トナー回収容器など、内部に現像剤が収容されたもののすべてに適用することができる。
また、本実施の形態において、第1、第2搬送スクリュ26b1、26b2のスクリュ部262を、端部から軸方向中央側の所定範囲までの巻き方向が、その他の範囲の巻き方向とは逆になるように形成することもできる。そして、そのように構成した場合には、現像装置26内における保持部材26n(及び、軸受26m)の近傍で流動する現像剤が、積極的に入れ替わることになる。したがって、保持部材26n(及び、軸受26m)の近傍が冷却されやすくなり、保持部材26nの内径部26n1に入り込んだ現像剤や、現像装置26内に収容された現像剤が、凝集しにくくなる。
そして、それらのような場合にも、本実施の形態のものとほぼ同様の効果を得ることができる。
【0049】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【符号の説明】
【0050】
1 画像形成装置(画像形成装置本体)、
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、
26 現像装置(現像剤収容装置)、
26a 現像ローラ、
26b1 第1搬送スクリュ(回転部材)、
26b2 第2搬送スクリュ(回転部材)、
26m 軸受、
26m1 内輪、 26m2 外輪、 26m3 ボール、
26n 保持部材、
26n1 内径部、
26t シール部材、
261 回転軸、
262 スクリュ部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0051】
【特許文献1】特開2021-63542号公報
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7