JP2014041208A - 粉体搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部に加わる粉体圧に応じてシール部材を適切に配置することにより、シール部材と回転軸との回転摺動摩擦を低減し、軸受部の温度上昇を抑制する。
【解決手段】粉体を収容するケースと、ケースに設けた軸受により回転軸の軸方向両端部を回転自在に軸支されると共に、ケース内で回転軸周りに回転することによって軸方向に粉体を攪拌しながら搬送する回転搬送手段と、各軸受への粉体の侵入を防止する２つのシール部材と、を備え、粉体の搬送方向下流側に位置する下流側シール部材が回転軸に与える負荷荷重よりも、粉体の搬送方向上流側に位置する上流側シール部材が回転軸に与える負荷荷重が小さくなるように設定した。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置に使用され、トナー等の粉体を搬送する粉体搬送装置、粉体搬送装置を備えた現像装置、現像装置を含むプロセスカートリッジ、及び、現像装置又はプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置においては、感光体等の像担持体に形成された静電像を現像するための現像剤として、磁性キャリアと、磁性キャリアに摩擦帯電的に付着する非磁性トナーと、を含む２成分現像剤が広く使用されている。２成分現像剤は、現像装置内にて撹拌されながら下流側へと搬送され、静電潜像の現像に使用される。
例えば特許文献１及び２には、ケース内に並行に配置された２つの回転搬送部材（搬送スクリュ）を有する現像装置が記載されている。この現像装置は、現像に使用されたトナー量に応じてトナーをトナー補給口から補給し、搬送方向を逆向きに設定された２つの回転搬送部材によってキャリアとトナーを撹拌、混合しながら現像剤をエンドレスなループ状の搬送経路に沿って搬送する構成である。

しかしながら、特許文献１及び２に記載されているように、回転搬送部材は回転軸を有し、その回転軸周りに回転するため、回転軸を支持する軸受部に摩擦による温度上昇が発生する。軸受部にて発生した熱は現像剤に伝達するので、発生した熱量が大きい場合にはトナーの溶融、固化を引き起こし、最悪の場合は凝集トナー等による画像不良が発生する虞がある。
近年では、画像出力の高速化が求められ、回転搬送部材の回転数増加による更なる軸受部の温度上昇が予想される一方で、省電力、省資源等の観点からトナーの更なる低融点化が進んでいる。そのため、トナーの溶融を防止するためには回転搬送部材の温度上昇を効率的に抑制する必要がある。
ここで、軸受部には、軸受部に対して現像剤（粉体）から圧力が加わっても現像剤を外部に漏出させないようにするために、シール部材が配置されている。具体的には、回転軸の近傍に相当する回転搬送部材の回転軸の外周に弾性材料からなるシール部材を摺動的に配置することにより、軸受部が現像剤と接することを防止している。

ところで、シール部材に加わる現像剤圧は、搬送方向上流側のシール部材よりも下流側のシール部材の方が大きいことが知られている。それにも関わらず、従来は搬送方向上流側と下流側とで、同一構成、且つ同一条件（シール性能）のシール部材を用いていた。そのため、搬送方向下流側よりも現像剤圧が低い上流側において、シール部材と回転搬送部材の回転軸との間に無用な回転負荷（トルク）を生じ、温度の上昇を不必要に大きくする原因となっていた。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、軸受と現像剤との間に配置されたシール部材に加わる粉体圧に応じて回転軸との間の回転負荷が異なるシール部材を適切に配置することにより、シール部材と回転軸との回転摺動摩擦を低減し、軸受部の温度上昇を抑制することが可能な粉体搬送装置、粉体搬送装置を備えた現像装置、現像装置を含むプロセスカートリッジ、及び、現像装置又はプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、粉体を収容するケースと、該ケースに設けた軸受により回転軸の軸方向両端部を回転自在に軸支されると共に、該ケース内で回転軸周りに回転することによって軸方向に前記粉体を攪拌しながら搬送する回転搬送手段と、前記各軸受への前記粉体の侵入を防止する２つのシール部材と、を備え、前記粉体の搬送方向下流側に位置する下流側シール部材が前記回転軸に与える負荷荷重よりも、前記粉体の搬送方向上流側に位置する上流側シール部材が前記回転軸に与える負荷荷重が小さくなるように設定したことを特徴とする。

本発明によれば、搬送方向下流側よりも粉体圧が低い上流側において、上流側シール部材が回転軸に与える負荷荷重を、下流側シール部材が回転軸に与える負荷荷重よりも小さくなるように設定したので、搬送方向上流側のシール部材と回転軸との回転摺動摩擦を低減し、軸受部の温度上昇を抑制することが可能となる。

電子写真方式のプリンタの構成を示す概略図である。 イエロートナー像を生成するためのプロセスカートリッジを示す概略図である。 現像装置の構成の一例を示す斜視図である。 図３の現像装置におけるトナーの流れを示す概略図である。 第２搬送スクリュを部分的に示す概略斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る現像装置の搬送部を示す図であり、（ａ）は軸受部を縦断面にて示した現像装置の搬送部の概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）の軸受部の拡大図である。 シール部材のリップ部のスクリュ軸への食い込み量と、シール部材がスクリュ軸に対して与える回転負荷（トルク）との関係を示すグラフ図である。 現像ユニット稼働時間と軸受部の上昇温度との関係を示すグラフ図である。 本発明の第２の実施形態に係る現像装置の搬送部の概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る現像装置の搬送部の概略構成図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

〔画像形成装置〕
以下、本発明が適用される画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。なお、作像部に関してはプロセスカートリッジの例により説明する。
図１は電子写真方式のプリンタの構成を示す概略図である。図２はイエロートナー像を生成するためのプロセスカートリッジを示す概略図である。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。
図１及び図２において、このプリンタ１００は作像部として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成を有する。また、各プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、寿命到達時に交換される。
まず、プロセスカートリッジについて説明する。以下、Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙの例により説明する。
プロセスカートリッジ６Ｙは、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｙ（像担持体）、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（図示せず）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。プロセスカートリッジ６Ｙはプリンタ１００本体に対して脱着可能であり、プロセスカートリッジ６Ｙに収容される消耗部品を一度に交換可能である。

帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転する感光体１Ｙの表面を、一様に帯電する。一様に帯電した感光体１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。このＹの静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像される。
そして、このＹトナー像は中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
他のプロセスカートリッジ６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にＭ、Ｃ、Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に中間転写される。

先に示した図１においてプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中下方には露光装置７が配置されている。潜像形成手段である露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおける夫々の感光体に照射して露光する。
この露光により、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に夫々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

露光装置７の図中下側には、転写紙収容カセット２６、これに組み込まれた給紙ローラ２７、及びレジストローラ対２８等を有する給紙手段が配置されている。
転写紙収容カセット２６は、記録媒体である転写紙Ｐを複数枚重ねて収納しており、一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が接触している。
給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転すると、最上部の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。回転駆動するレジストローラ対２８は、転写紙収容カセット２６から給送された転写紙Ｐを挟み込むと、その回転を一端停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングにて後述の２次転写ニップに向けて搬送する。
係る構成の給紙手段においては、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対であるレジストローラ対２８との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Ｐの収容手段である転写紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送するものである。

プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中上方には、中間転写体である中間転写ベルト８を張架しながら無端移動させる中間転写ユニット１５が配置されている。中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８と、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋと、クリーニング装置１０を備えている。
また、中間転写ユニット１５は、２次転写バックアップローラ１２と、クリーニングバックアップローラ１３と、テンションローラ１４を備えている。中間転写ベルト８は、これら３つのローラに張架されながら、図中反時計回りに無端移動する。なお、２次転写バックアップローラ１２と、クリーニングバックアップローラ１３と、テンションローラ１４と、のうち、少なくとも１つのローラが中間転写ベルト８を無端移動させる駆動ローラである。

１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に中間転写ベルト８を挟み込むことにより、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間で１次転写ニップを形成する。
これらの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えば、プラス）の転写バイアスを印加する。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋを除くローラ（２次転写バックアップローラ１２と、クリーニングバックアップローラ１３と、テンションローラ１４）は、全て電気的に接地されている。
中間転写ベルト８は、無端移動しながら順次Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップを通過する。中間転写ベルト８が各１次転写ニップを通過するときに、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が順番に１次転写されて重ね合わされる。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

上述した２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込むと共に、２次転写ニップを形成する。転写紙Ｐは、２次転写ニップにおいて中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、搬送方向下流側（レジストローラ対２８とは反対方向）に搬送される。２次転写ニップにおいて、転写紙Ｐと中間転写ベルト８は、同一方向且つ同一速度にて移動しており、中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、２次転写ニップにおいて転写紙Ｐに転写される。
転写紙Ｐに転写された４色トナー像は、２次転写ニップの搬送方向下流側に配置された定着装置２０のローラ間を通過する際に、熱と圧力とにより転写紙Ｐに定着される。
その後、転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経てプリンタ外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部３０が形成されており、排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部３０に順次スタックされる。なお、このスタック部３０の下側にはボトル収納容器３１が設けられ、各色のトナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが収納されている。
なお、２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。転写残トナーは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。

〔現像装置〕
次に、主として図２を参照して、上記プロセスカートリッジ６Ｙ内の現像装置５Ｙの構成について説明する。
現像装置５Ｙは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子とトナーを含む２成分系現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体としての現像ローラ５１Ｙと、この現像ローラ５１Ｙ上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクタブレード５２Ｙとを備えている。
現像ローラ５１Ｙは、現像ローラ収容室５３Ｙに収容されている。また、現像剤は、現像剤収容室５４Ｙに収容されている。現像剤収容室５４Ｙには、トナーを撹拌搬送するためのトナー搬送スクリュ５５Ｙ（回転搬送手段：第１搬送スクリュ５５Ｙａ、第２搬送スクリュ５５Ｙｂ）と、セットされたトナーボトル３２Ｙ内のトナーを現像剤収容室５４Ｙに取り込むためのトナー補給口５８Ｙと、現像剤収容室５４Ｙを第１の現像剤収容室５４Ｙａと第２の現像剤収容室５４Ｙｂに仕切る仕切り壁５９Ｙと、第１の現像剤収容室５４Ｙａと第２の現像剤収容室５４Ｙｂ間に配置された連通口Ａ、Ｂ（図３参照）と、を備えている。

トナー補給口５８Ｙの上部には、トナー補給口５８Ｙを塞ぐためのシャッタ７１Ｙとこのシャッタ７１Ｙを保持し、トナー補給口５８Ｙを覆うように設けられたトナー補給口ケース７２Ｙが設けられている。
ここで、符号５６Ｙは現像剤のトナー濃度を検知するための濃度検知センサであり、この濃度検知センサ５６Ｙが現像剤収容室５４Ｙ（第２の現像剤収容室５４Ｙｂ）内でトナー濃度不足を検知すると、制御部５７Ｙからの補給信号により、駆動モータ４１Ｙが回転し、トナーボトル３２Ｙ（図１）が回転することによりトナーが補給される。
また、現像装置５Ｙの全体は、現像ハウジングを形成する現像ローラ収容室５３Ｙの内壁を含む上ケース７５Ｙと、現像剤収容室５４Ｙの内壁を含む下ケース７６Ｙ（粉体としての現像剤を収容するケース）とから構成されている。

図３は、現像装置の構成の一例を示す斜視図である。図４は図３の現像装置におけるトナーの流れを示す概略図である。図５は下ケースに配置された第２搬送スクリュを部分的に示す概略斜視図である。図２で示したＹトナー像を生成するためのプロセスカートリッジを示す概略図は、図３に対応させれば、図３の右側から見た図である。
図３では、図２の上ケース７５Ｙ、トナー補給口５８Ｙ、トナー補給口５８Ｙを塞ぐためのシャッタ７１Ｙ、トナー補給口５８Ｙを覆うように設けられたトナー補給口ケース７２Ｙ等は省いている。図５では、さらに、第１搬送スクリュも図示を省略している。
現像装置５Ｙは、磁性体であるキャリア及びトナーからなる２成分現像剤を用いて感光体１Ｙ表面の静電潜像を現像する装置であり、現像装置５Ｙは、補給したトナーとキャリアとを攪拌・搬送するためのトナー搬送スクリュを有し、このトナー搬送スクリュは一方向（軸方向）に搬送するため螺旋形状部を有している。

図３及び図４において、この実施形態では、現像剤収容室５４Ｙの一方の第１の現像剤収容室５４Ｙａ内のトナー搬送スクリュである第１搬送スクリュ５５Ｙａと、他方の第２の現像剤収容室５４Ｙｂ内のトナー搬送スクリュである第２搬送スクリュ５５Ｙｂと、を備えている。第１搬送スクリュ５５Ｙａと第２搬送スクリュ５５Ｙｂは、並行に配置されている。トナーの消費に応じ現像剤収容室５４Ｙの上流のトナー補給口５８Ｙからトナーを補給する。
補給されたトナーは現像剤収容室５４Ｙにてキャリアと混ぜ合わされ、第２搬送スクリュ５５Ｙｂの螺旋形状部分５５Ｙｂ１に沿って他方の第２の現像剤収容室５４Ｙｂの下流へと搬送される。図４の矢印はトナーの搬送方向を示している。図示するように、第１搬送スクリュ５５Ｙａと第２搬送スクリュ５５Ｙｂは、互いに反対方向に現像剤を搬送する。

また、図４のように現像剤収容室５４Ｙの第１の現像剤収容室５４Ｙａと第２の現像剤収容室５４Ｙｂ間の仕切り壁５９Ｙは、現像剤収容室５４Ｙの軸方向中間部に配置されており、軸方向両端部の連通口Ａ、Ｂにおいて第１の現像剤収容室５４Ｙａと第２の現像剤収容室５４Ｙｂとが連通している。
従って現像剤は、第２の現像剤収容室５４Ｙｂ内において第２搬送スクリュ５５Ｙｂによって攪拌されながら軸方向に沿って下流側へと搬送される。第２搬送スクリュ５５Ｙｂの下流端まで搬送された現像剤は、連通口Ｂから第１の現像剤収容室５４Ｙａ内に進入し、第１搬送スクリュ５５Ｙａによって攪拌されながら搬送される。そして、連通口Ａから再び第２の現像剤収容室５４Ｙｂ内に進入する。このように、現像剤は、第１の現像剤収容室５４Ｙａと第２の現像剤収容室５４Ｙｂとの間で循環し、エンドレスなループ状の搬送経路に沿って搬送される。

図５において、螺旋形状部分５５Ｙｂ１がトナーを下流に送り込むだけでは、第２搬送スクリュ５５Ｙｂの下流の軸受に搬送したトナーの圧力が掛かり、軸受の微小な隙間からトナーが漏れ出すこととなるので、第２搬送スクリュ５５Ｙｂの下流位置には逆に戻す向きの螺旋形状部分５５Ｙｂ３を設けている。
さらに、現像ハウジング（ここでは下ケース７６Ｙ）外壁には第１搬送スクリュ５５Ｙａ、第２搬送スクリュ５５Ｙｂ、及び現像ローラ５１Ｙ等を回転させるための駆動機構６３（図３）が設けられている。ギヤの噛み合いの圧力角の影響や、軸受等の摺動部の摩擦により下ケース７６Ｙは発熱することとなる。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る粉体搬送装置について、図６に基づいて説明する。図６（ａ）は軸受部を縦断面にて示した現像装置の搬送部の概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）の軸受部の拡大図である。
以下、粉体搬送装置を現像装置の搬送部に適用した例により説明するが、粉体搬送装置の適用箇所は現像装置に限定されるものではない。また、主として第２搬送スクリュ５５Ｙｂ側の構成について説明するが、第１搬送スクリュ５５Ｙａ側の構成も同様である。また、搬送方向について「上流」又は「下流」とは、夫々の搬送スクリュの軸方向への搬送方向を基準とした表現である。即ち、連通口Ａ、Ｂの近傍において、一方の搬送スクリュについては搬送方向上流端であり、他方の搬送スクリュについては搬送方向下流端である。

現像装置５Ｙは、現像剤（粉体）を搬送する搬送部を含んで構成されている。この搬送部は、上述のように、現像剤を収容する下ケース７６Ｙ（ケース）と、下ケース７６Ｙに設けられた軸受８０（８０ｂ１、８０ｂ２）によって、スクリュ軸５５Ｙｂ２（回転軸）の軸方向両端部を回転自在に軸支される共に、下ケース７６Ｙ内でスクリュ軸５５Ｙｂ２の軸周りに回転することによって軸方向に現像剤を攪拌しながら搬送する第１搬送スクリュ５５Ｙａ（回転搬送手段）と、軸受８０への現像剤の侵入を防止する２つのシール部材８５（上流側シール部材８５ｂ１、下流側シール部材８５ｂ２）と、を備えている。
スクリュ軸５５Ｙｂ２の現像剤搬送方向上流側は、上流側軸受８０ｂ１によって回転自在に軸支され、現像剤搬送方向下流側は、下流側軸受８０ｂ２によって回転自在に軸支されている。また、２つのシール部材８５のうち、上流側シール部材８５ｂ１は、上流側軸受８０ｂ１への現像剤の侵入を防止するシール部材であり、下流側シール部材８５ｂ２は、下流側軸受８０ｂ２への現像剤の侵入を防止するシール部材である。

本発明に関わる各実施形態においては、上流側シール部材８５ｂ１と下流側シール部材８５ｂ２が夫々スクリュ軸５５Ｙｂ２に与える回転負荷（負荷荷重）を変化させた点に特徴がある。具体的には、下流側シール部材８５ｂ２がスクリュ軸５５Ｙｂ２に与える回転負荷よりも、上流側シール部材８５ｂ１がスクリュ軸５５Ｙｂ２に与える回転負荷が、小さくなるように設定している。言い換えれば、現像剤搬送方向上流側の軸受部よりも大きな現像剤圧が加わる下流側の軸受部において、シール部材がスクリュ軸５５Ｙｂ２に与える回転負荷を大きくするように設定し、下流側の軸受部よりも現像剤圧が小さい上流側の軸受部においては、下流側よりも回転負荷が小さくなるように設定している。

軸受部は、下ケース７６Ｙに嵌め込まれた軸受ホルダ８１（８１ｂ１、８１ｂ２）と、軸受ホルダ８１に夫々保持された軸受８０（８０ｂ１、８０ｂ２）と、軸受８０（８０ｂ１、８０ｂ２）よりも軸方向中間部寄りに夫々配置されたシール部材８５（８５ｂ１、８５ｂ２）と、を備えている。軸受部は、スクリュ軸５５Ｙｂ２を回転自在、且つ現像剤の漏出を防止しながら軸支する。軸受８０（８０ｂ１、８０ｂ２）の夫々の内周面には、スクリュ軸５５Ｙｂ２が差し込まれ、軸受８０（８０ｂ１、８０ｂ２）はスクリュ軸５５Ｙｂ２を回転自在に軸支する。シール部材８５（８５ｂ１、８５ｂ２）は、軸受ホルダ８１（８１ｂ１、８１ｂ２）に保持されている。軸受８０（８０ｂ１、８０ｂ２）としては、スクリュ軸と軸受口内周が摺擦する所謂すべり軸受や、ボールベアリング軸受け等、種々の軸受を用いることができる。

本実施形態においては、シール部材８５としてスクリュ軸５５Ｙｂ２の外周に摺動的に接触するリップ部８６（弾性リップ部）を有するシール部材（例えばＧ型シールやオイルシール）を用いている。そして、下流側シール部材８５ｂ２のスクリュ軸５５Ｙｂ２に対するリップ部８６の接触圧と接触面積を、上流側シール部材８５ｂ１のスクリュ軸５５Ｙｂ２に対するリップ部８６の接触圧と接触面積よりも大きくすることにより、下流側シール部材８５ｂ２がスクリュ軸５５Ｙｂ２に与える回転負荷を、上流側シール部材８５ｂ１がスクリュ軸５５Ｙｂ２に与える回転負荷よりも大きくなるように設定した点に特徴がある。
上流側シール部材８５ｂ１と下流側シール部材８５ｂ２は、共にニトリルゴム、或いはフッ素ゴム等の弾性部材から構成されたリング状のシール部材である。スクリュ軸５５ｙｂ２の外周に摺動的に配置して使用する。図示する上流側シール部材８５ｂ１と下流側シール部材８５ｂ２は、いわゆるＧ型シールであり、内径側に突出した薄肉状のリップ部８６を有する。リップ部８６の先端がスクリュ軸５５Ｙｂ２の外周に接触することでスクリュ軸５５Ｙｂ２の周辺をシールし、トナーがスクリュ軸５５Ｙｂ２の周辺から軸受８０側に漏れることを防いでいる。

上述のスクリュ軸５５Ｙｂ２に対するリップ部８６の接触圧と接触面積はリップ部の食い込み量として規定することができる。
ここで、リップ部８６の「食い込み量」とは、スクリュ軸５５Ｙｂ２装着前においてシール部材のリップ部８６が有する最小内径（半径）と、スクリュ軸の外径（半径）との差（半径差）のことである（但し、リップ部の最小内径＜スクリュ軸の外径）。食い込み量を多くする。即ちスクリュ軸５５Ｙｂ２に対するリップ部８６の接触圧と接触面積を増大させるには、リップ部８６とスクリュ軸５５Ｙｂ２との半径差を大きくすればよく、逆に少なくするには半径差を小さくすればよい。なお、食い込み量を増大させたときリップ部８６は、弾性により変形してスクリュ軸５５Ｙｂ２との接触面積が軸方向に増大することとなる。
従って、上流側シール部材８５ｂ１と下流側シール部材８５ｂ２に同一構成、且つ同一条件のシール部材を用いた場合に、リップ部８６の食い込み量を変化させるには、搬送方向上流側と下流側とで、スクリュ軸の外径を変えればよい。
即ち、図６（ｂ）に示すように、上流側シール部材８５ｂ１内に挿通されるスクリュ軸５５Ｙｂ２部分（スクリュ軸５５Ｙｂ２の上流側端部）に、スクリュ軸５５Ｙｂ２の表面の一部を削り取る等により小径化した小径部５５Ｙｂ４を設ける。このようにすると、小径部５５Ｙｂ４は、下流側シール部材８５ｂ２内に挿通されるスクリュ軸５５Ｙｂ２部分（スクリュ軸５５Ｙｂ２の下流側端部）に比べて細くなるので、リップ部８６の食い込み量を搬送方向上流側の小径部５５Ｙｂ４において小さく、下流側において大きくすることができる。
また、逆に搬送方向下流側端部において、スクリュ軸５５Ｙｂ２に円筒状のカラーを嵌め込むことにより、スクリュ軸５５Ｙｂ２を大径化して、下流側におけるリップ部８６の食い込み量を増加させてもよい。

図７は、シール部材のリップ部のスクリュ軸への食い込み量と、シール部材がスクリュ軸に対して与える回転負荷（トルク）との関係を示すグラフ図である。図示するように、リップ部の食い込み量が増加するに連れて、シール部材がスクリュ軸に対して与える回転負荷が増大することがわかる。

図８は、現像ユニット稼働時間と軸受部の上昇温度との関係を示すグラフ図である。
実験では、スクリュ軸５５Ｙｂ２の上流側の小径部５５Ｙｂ４の直径をφ５．６ｍｍとし、その他の軸径（スクリュ軸５５Ｙｂ２の下流側の軸の直径）をφ６．０ｍｍと設定した。また、シール部材としてリップ部８６の最小内径がφ５．２４ｍｍのものを使用した。
すなわち、食い込み量は、上流側では
（５．６−５．２４）÷２＝０．１８ｍｍ であるのに対し、下流側では、
（６．０−５．２４）÷２＝０．３８ｍｍ となり、下流側の食い込み量が多い。
このとき、シール部材とスクリュ軸との間に摺動摩擦が発生し、軸受部の温度が上昇するが、図７に示すように、リップ部の食い込み量を増大させることにより回転負荷を大きく設定した下流側に比較して、上流側では、リップ部の食い込み量が少ないため、回転負荷の低減及び温度上昇を抑制する効果を得られている。

なお、リップ部８６のスクリュ軸５５Ｙｂ２に対する食い込み量を少なくするとシール性能が低下することになる。しかし、搬送方向上流側においては、搬送時に現像剤がシール部材に与える圧力（現像剤圧）が下流側よりも小さいため、下流側に比べてシール性能を低く設定したとしても、十分なシール性能を確保していれば、軸受への現像剤の侵入を防止できる。つまり、搬送時の現像剤圧に応じて、搬送方向上流側と下流側とで夫々十分なシール性能を確保できるようにリップ部の食い込み量を設定すれば、シール性能を犠牲にすることなく搬送方向上流側における発熱を効果的に抑制することができ、トナーの溶融、固化等による異常画像の発生を抑制することができる。
このように、本実施形態によれば、搬送方向下流側のスクリュ軸に対するリップ部の食い込み量よりも上流側のスクリュ軸に対するリップ部の食い込み量を減少させることによって、搬送方向上流側のスクリュ軸に対してシール部材が与える回転負荷を下流側よりも減少させたので、シール性を確保しながら、回転負荷の低減、温度上昇の抑制を実現できる。
本実施形態においては、リップ部の食い込み量を搬送方向上流側のシール部材において小さくすることで、搬送方向上流側においてスクリュ軸に対してシール部材が与える回転負荷を低減した。このほかにも、シール部材のスクリュ軸に対する接触圧、スクリュ軸とシール部材との接触面積、或いはスクリュ軸の外周面と接触するシール部材の軸方向長を、搬送方向上流側において小さくするようにシール部材とスクリュ軸との関係を規定することで、搬送方向上流側においてスクリュ軸に対してシール部材が与える回転負荷を低減してもよい。

また、本実施形態に係る粉体搬送装置を、現像装置、プロセスカートリッジ、又は画像形成装置に用いることにより、搬送対象となる粉体に含まれるトナーの融点をより低くすることができ、各装置の高速化、省電力化、省資源化を図ることができる。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る紛体搬送装置について、図９に基づいて説明する。図９は、軸受部を縦断面にて示した現像装置の搬送部の概略構成図である。本実施形態においては、スクリュ軸の搬送方向上流側と下流側とで、シール部材を構成するシール材の数を異ならせる変化させることにより、スクリュ軸に与える回転負荷を上流側と下流側とで異なるように設定した点に特徴がある。
即ち、現像装置５Ｙは、上流側シール部材９１ｂ１と下流側シール部材９１ｂ２とを備えている。
上流側シール部材９１ｂ１と下流側シール部材９１ｂ２は、共に同一構成、同一材料、同一条件のシール材９２を含んで構成されている。上流側シール部材９１ｂ１を構成するシール材９２の数は、下流側シール部材９１ｂ２を構成するシール材９２の数よりも少なく設定されている。図９の例では、上流側シール部材９１ｂ１は１つのシール材９２から構成され、下流側シール部材９１ｂ２は２つのシール材９２から構成されている。また、シール部材を複数のシール材９２から構成する場合は、図示する下流側シール部材９１ｂ２のように、シール材９２をスクリュ軸５５Ｙｂ２の軸方向に並べて配置する。
シール材９２としては、上述のＧ型シールやオイルシールの他、リップ部を有さないシール材（例えばテフロン（登録商標）フェルトリング等）を用いることができる。シール材の種類と数は、第１の実施形態と同様に現像剤圧に応じて、十分なシール性を軸受部において確保できるように設定する。

プリント生産性の高い高速機では現像剤の搬送速度、及び攪拌速度が高くなるため、搬送スクリュ下流側の軸受部に掛かる現像剤圧が大きくなり、軸受への現像剤の侵入が発生し易くなる。このため、軸受部の現像ユニット内部側にシール材を軸方向に並列に複数配置することで、シール性能を確保する（高める）方法が採られる（例えば、特許文献３）。
各シール材とスクリュ軸との間には夫々摺動摩擦が発生するので、シール材の数を増やすとシール性は高まるが、軸受部全体として見れば回転負荷が増大し、軸受部の温度上昇を促進することとなる。
本実施形態においては、搬送方向下流側に比べて現像剤圧が低い上流側のシール部材の数を下流側のシール部材の数よりも少なく設定することで、上流側と下流側に対して夫々十分なシール性能を確保しながら、搬送方向上流側における発熱を効果的に抑制する。従って、トナーの溶融、固化等による異常画像の発生を抑制することができる。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係る紛体搬送装置について、図１０に基づいて説明する。図１０は、軸受部を縦断面にて示した現像装置の搬送部の概略構成図である。本実施形態においては、上流側シール部材に下流側シール部材よりも摺動抵抗の小さいシール部材を用いた点に特徴がある。
即ち、下流側シール部材９５ｂ２として上述のＧ型シールを用い、上流側シール部材９５ｂ１として、リング状のテフロン（登録商標）フェルトリングを採用する。
具体例を挙げれば、スクリュ軸５５Ｙｂ２の軸径をφ６．０ｍｍとした場合に、上流側シール部材９５ｂ１として、装着前の内径がφ５．５ｍｍのテフロン（登録商標）フェルトリングを用い、下流側シール部材９５ｂ２として、装着前の最小内径がφ５．２４ｍｍのＧ型シールを用いる。このようにすることで、搬送方向上流側の上流側におけるスクリュ軸５５Ｙｂ２に対する摺動抵抗を、下流側よりも低くすることができる。なお、搬送方向上流側におけるシール性は、テフロン（登録商標）リングの厚み（スクリュ軸に沿った方向の長さ）を適宜調整することで、確保することができる。

このように、シール部材の種類を搬送方向上流側と下流側とで異ならせることにより、シール部材とスクリュ軸との間の摺動抵抗を、下流側で高く、上流側で低くなるように設定してもよい。
なお、搬送方向上流側におけるスクリュ軸の表面や、シール部材のスクリュ軸と摺動する部分に摩擦抵抗を低減させるような表面処理を行うことにより、シール部材とスクリュ軸との間の摺動抵抗が、搬送方向下流側に比べて低くなるようにしてもよい。
以上のように、本実施形態によっても、上流側と下流側に対して夫々十分なシール性能を確保しながら、搬送方向上流側における発熱を効果的に抑制することができ、トナーの溶融、固化等による異常画像の発生を抑制することができる。
以上、本発明を各実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記各実施形態を組み合わせる等、適宜変形して実施することが可能である。

１…感光体、２Ｙ…ドラムクリーニング装置、４Ｙ…帯電装置、５Ｙ…現像装置、６…プロセスカートリッジ、７…露光装置、８…中間転写ベルト、９Ｙ…１次転写バイアスローラ、１０…クリーニング装置、１２…２次転写バックアップローラ、１３…クリーニングバックアップローラ、１４…テンションローラ、１５…中間転写ユニット、１９…２次転写ローラ、２０…定着装置、２６…転写紙収容カセット、２７…給紙ローラ、３０…スタック部、３１…ボトル収納容器、３２Ｙ…トナーボトル、４１Ｙ…駆動モータ、５１Ｙ…現像ローラ、５２Ｙ…ドクタブレード、５３Ｙ…現像ローラ収容室、５４Ｙ…現像剤収容室、５４Ｙａ…第１の現像剤収容室、５４Ｙｂ…第２の現像剤収容室、５５Ｙ…トナー搬送スクリュ、５５Ｙａ…第１搬送スクリュ、５５Ｙｂ…第２搬送スクリュ、５５Ｙｂ１…螺旋形状部分、５５Ｙｂ２…スクリュ軸、５５Ｙｂ３…螺旋形状部分、５５Ｙｂ４…小径部、５６Ｙ…濃度検知センサ、５７Ｙ…制御部、５８Ｙ…トナー補給口、５９Ｙ…仕切り壁、６３…駆動機構、７１Ｙ…シャッタ、７２Ｙ…トナー補給口ケース、７５Ｙ…上ケース、７６Ｙ…下ケース、８０…軸受、８０ｂ１…上流側軸受、８０ｂ２…下流側軸受、８１…軸受ホルダ、８５…シール部材、８５ｂ１…上流側シール部材、８５ｂ２…下流側シール部材、８６…リップ部、９１ｂ１…上流側シール部材、９１ｂ２…下流側シール部材、９２…シール材、９５ｂ１…上流側シール部材、９５ｂ２…下流側シール部材、１００…プリンタ、Ａ、Ｂ…連通口

特開２０１０−１３４４２７公報 特開２０１１−１０７１７３公報 特開２００９−０８０１９０公報

Claims (9)

1. 粉体を収容するケースと、該ケースに設けた軸受により回転軸の軸方向両端部を回転自在に軸支されると共に、該ケース内で回転軸周りに回転することによって軸方向に前記粉体を攪拌しながら搬送する回転搬送手段と、前記各軸受への前記粉体の侵入を防止する２つのシール部材と、を備え、
   前記粉体の搬送方向下流側に位置する下流側シール部材が前記回転軸に与える負荷荷重よりも、前記粉体の搬送方向上流側に位置する上流側シール部材が前記回転軸に与える負荷荷重が小さくなるように設定したことを特徴とする粉体搬送装置。
2. 前記上流側シール部材と前記下流側シール部材は、前記回転軸の周面と摺動的に接触するシール部材であり、
   前記下流側シール部材の前記回転軸に対する接触圧よりも、前記上流側シール部材の前記回転軸に対する接触圧が、小さくなるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送装置。
3. 前記上流側シール部材と前記下流側シール部材は、前記回転軸の周面と摺動的に接触するシール部材であり、
   前記下流側シール部材の前記回転軸に対する接触面積よりも、前記上流側シール部材の前記回転軸に対する接触面積が、小さくなるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送装置。
4. 前記下流側シール部材を構成するシール材の数は、前記上流側シール部材を構成するシール材の数よりも多く、且つ前記下流側シール部材は、複数の前記シール材を前記回転軸の軸方向に並べて配置したものであることを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送装置。
5. 前記上流側シール部材の摺動抵抗は、前記下流側シール部材の摺動抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送装置。
6. 前記ケース内に並行に配置され、互いに反対方向に前記粉体を搬送する２つの前記回転搬送手段と、２つの前記回転搬送手段の軸方向両端部間を連通させつつ、２つの前記回転搬送手段の間を仕切る仕切部材と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の粉体搬送装置。
7. 像担持体が担持する潜像をトナーによって現像する現像装置であって、
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の粉体搬送装置を備え、前記粉体が少なくとも前記トナーを含む現像剤であることを特徴とする現像装置。
8. 少なくとも、請求項７に記載の現像装置と、該現像装置から供給される現像剤により、担持した静電潜像を現像される像担持体と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項７に記載の現像装置、又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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