JP2016006344A - 回転軸受冷却構造、現像装置、画像形成装置及び回転軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転部材を含む装置における回転部材の軸受の冷却をより効率的に行うこと。
【解決手段】回転部材の軸受を冷却するための回転軸受冷却構造であって、撹拌搬送部材５５Ｙａの軸を回転自在に支持する軸受６０と、軸受６０よりも軸の端部側に設けられ、撹拌搬送部材５５Ｙａの軸方向への移動を規制する止め輪１００とを含み、止め輪１００は、撹拌搬送部材５５Ｙａの回転に伴って回転することにより気流を発生させる羽部１０３を有し、止め輪１００の回転によって発生する気流が軸受６０に面した空間を通るように構成されたことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、回転軸移動防止構造、現像装置、画像形成装置及び回転軸受構造に関する。

電子化された情報を記録媒体上に画像として形成する画像形成装置として電子写真方式の画像形成装置が用いられる場合がある。電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像を現像するための現像装置が設けられる。

従来、現像装置や現像剤搬送経路における搬送スクリュ等の回転部材の軸は、軸受によって回転自在に支持されている。軸受には、軸受として回転部材の回転を受けることの他に、現像剤の漏れを防ぐ機能が求められていることから、軸受にシール部材を組み込むものが知られている。シール部材としては、摺動性・耐久性・シール性補助の観点からシール部にグリスを塗布して使用するもの、あるいは材質によってはグリス不要で使用できるものがある。

しかし、何れの場合でも、回転部材が回転すると、回転部材と軸受およびシール部材との摩擦熱により、軟化点に達した現像剤が固着し、この固着現像剤が、機器内に流れ込み、最終的に層厚規制部材と現像剤担持体の間に挟まり、白スジ画像の発生や、軸受の現像剤固着による装置のトルク上昇の発生要因となることがある。また、シール部材も、その材質によっては温度上昇によってシール性が低下するものもある。

そのような課題を解決するため、シール部材の温度上昇を防ぐ目的で、軸に連通溝を、そして軸受に熱を廃熱する廃熱口を設けることで、軸受とシール部材の閉空間に蓄積される摩擦熱を抑える構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、軸に連通溝を、軸受に熱を廃熱する廃熱口を設けることで摩擦熱の廃熱によってシール部材の温度上昇を抑えているが、軸受と軸で発生する摩擦熱がシール部材に伝搬し、シール部材が温度上昇してしまう。連通溝は経時で軸、軸受、現像剤で溝が小さくなるため、通気性が低下してシール部材の温度が上昇に影響を与えることが想定されるため、軸受およびシール部材による現像剤固着の発生は少なからず発生する。また、トナーの低融点化が進むことを想定すると、軸受のシール部材の温度上昇を更に抑制することが望まれる。

尚、軸受の温度上昇は、上述した事情により現像装置に用いられる回転部材において特に問題である。しかしながら、摩擦によって温度上昇の発生する軸受の放熱は回転部材を含む装置において共通した課題であり、現像装置に限ったものではない。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、回転部材を含む装置における回転部材の軸受の冷却をより効率的に行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、回転部材の軸受を冷却するための回転軸受冷却構造であって、前記回転部材の軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受よりも前記軸の端部側に設けられ、前記回転部材の軸方向への移動を規制する移動規制部材とを含み、前記移動規制部材は、前記回転部材の回転に伴って回転することにより気流を発生させる気流発生構造を有し、前記移動規制部材の回転によって発生する気流が前記軸受に面した空間を通るように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、回転部材を含む装置における回転部材の軸受の冷却をより効率的に行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る作像部を示す図である。 本発明の実施形態に係る撹拌搬送部周辺の詳細を示す図である。 本発明の実施形態に係る止め輪の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る止め輪によって発生する気流を示す図である。 本発明の実施形態に係る軸受冷却構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る軸受冷却構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る軸受冷却構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る仕切り板の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る止め輪によって発生する気流を示す図である。 本発明の実施形態に係る軸受冷却構造及び飛散トナー吸引構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る止め輪の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る止め輪によって発生する気流を示す図である。 本発明の実施形態に係る軸受冷却構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る軸受冷却構造の冷却効果を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお各図、各実施形態において、同一部材又は同一機能を有する部材には、基本的には同一の符号を付し、重複説明は適宜省略する。

図１は、本発明に係る画像形成装置としてのカラー複写機を示す全体構成図であり、図２はその作像部の構成を示す拡大図である。図１に示すように、画像形成装置本体３００の上方に配置されたトナー容器収容部３１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。数字の付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、各色を示す添え字であり、適宜省略する。

トナー容器収容部３１の下方には、中間転写ユニット１５が配設されている。中間転写ユニット１５が備える中間転写体としての中間転写ベルト８との対向部には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。図２に示すように、イエローに対応した作像部６Ｙは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙと、感光体１Ｙの周囲に配設された帯電部４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部２Ｙ、付図示の除電部等で構成されている。そして、感光体１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われて、感光体１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。

なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明を行うことにする。

図２に示すように、感光体１Ｙは、不図示の駆動モータによって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４Ｙの位置で、感光体１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。その後、感光体１Ｙの表面は、露光部７（図１を参照できる。）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される。これが露光工程である。

その後、感光体１Ｙの表面は、現像装置５Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される。これが現像工程である。その後、感光体１Ｙの表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これが１次転写工程である。このとき、感光体１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体１Ｙの表面は、クリーニング部２Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体１Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって機械的に回収される。これがクリーニング工程である。最後に、感光体１Ｙの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体１Ｙ上の残留電位が除去される。こうして、感光体１Ｙ上で行われる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様に行われる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部７から、画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して潜像担持体上に照射する。

その後、現像工程を経て各感光体上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。ここで、図１を参照して、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４、中間転写クリーニング部１０、等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ１２〜１４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された被転写材Ｐは、装置本体３００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の被転写材Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対２８に搬送された被転写材Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、被転写材Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。その後、被転写材Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２を用いて、作像部における現像装置の構成・動作について、さらに詳しく説
明する。現像装置Ｙは、感光体１Ｙに対向する現像剤担持体５１Ｙ、現像剤担持体５１Ｙに対向する層厚規制部材５２Ｙ、第一の撹拌搬送路５３Ｙ、第二の撹拌搬送路５４Ｙ内に配設された２つの撹拌搬送部材５５Ｙａ、５５Ｙｂ、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ５６Ｙ等がケーシング５７Ｙ内に配置されて構成されている。

現像剤担持体５１Ｙは、内部に固設された磁石や、磁石の周囲を回転するスリーブ等で構成される。撹拌搬送路５３Ｙ、５４Ｙ内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。撹拌搬送路５４Ｙは、その上方に形成された開口を介してトナー受入口４３Ｙに連通している。

このように構成された現像装置５Ｙは、次のように動作する。現像剤担持体５１Ｙのスリーブは、図２の矢印方向に回転している。そして、磁石により形成された磁界によって現像剤担持体５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、スリーブの回転にともない現像剤担持体５１Ｙ上を移動する。ここで、現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置５Ｙ内のトナー消費に応じて、トナー容器３２Ｙに収容されているトナーが、不図示のトナー補給装置を介して第二の撹拌搬送路５４Ｙ内に補給される。

その後、第二の撹拌搬送路５４Ｙ内に補給されたトナーは、第一の撹拌搬送部材５５Ｙａ、第二の撹拌搬送部材５５Ｙｂによって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、感光体１Ｙの主走査方向に対応する方向に搬送され、第一の撹拌搬送路５３Ｙ、第二の撹拌搬送路５４Ｙを循環する（図２の紙面垂直方向の移動である）。即ち、第一の撹拌搬送部材５５Ｙａ、第二の撹拌搬送部材５５Ｙｂが、現像剤を主走査方向に搬送する搬送ローラとして機能する。そして、現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像剤担持体５１Ｙ上に形成された磁力によりキャリアとともに現像剤担持体５１Ｙ上に担持される。

現像剤担持体５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、図２中の矢印方向に搬送されて、層厚規制部材５２Ｙの位置に達する。現像剤担持体５１Ｙ上の現像剤Ｇは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体１Ｙとの対向位置（現像領域）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１Ｙ上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像剤担持体５１Ｙ上に残った現像剤Ｇはスリーブの回転にともない現像剤収容部５３Ｙの上方に達して、この位置で現像剤担持体５１Ｙから離脱される。

次に、本実施形態に係る現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに夫々含まれる回転部材である第一の撹拌搬送部材５５Ｙａ、５５Ｍａ、５５Ｃａ、５５Ｋａ、第二の撹拌搬送部材５５Ｙｂ、５５Ｍｂ、５５Ｃｂ、５５Ｋｂの軸受冷却構造について説明する。この軸受冷却構造が、本実施形態に係る回転軸受冷却構造である。各色の各撹拌搬送部材における軸受冷却構造は、それぞれ同一形態であるので、以下単に回転部材を撹拌搬送部材５５として説明する。

（第１の実施形態）
図３に示すように、撹拌搬送部材５５は、軸部５５Ａと、軸部５５Ａの外周面に設けられた搬送スクリュ５５Ｂとによって構成されている。撹拌搬送部材５５は、軸部５５Ａの両端の端部５５Ａａ、５５Ａｂが、現像剤を内包するケーシング５７に嵌合された軸受６０、６０によって回転自在に支持されている。

軸受６０、６０は、樹脂（例えばポリオキシメチレン）製の滑り軸受であって、軸部５５Ａを軸支持部６１、６１で回転自在に支持する。本実施形態に係る軸受６０、６０は、軸支持部６１、６１よりもケーシング内側で軸部５５Ａに接触するシール部材６２、６２を備えている。本実施形態では、これら軸受６０、６０とシール部材６２によって軸受シール構造が構成されている。

そして、本実施形態に係る撹拌搬送部材５５には、軸受シール構造の外側において、軸方向の移動を規制するための止め輪１００が設けられている。即ち、止め輪１００が撹拌搬送部材５５の軸方向への移動を規制する移動規制部材として機能する。軸受シール構造の外側とは、軸部５５Ａのうち、軸受６０によって支持されている部分を挟んで、搬送スクリュ５５Ｂが設けられている部分の反対側であり軸部５５Ａの端部側に相当する。止め輪１００は軸部５５Ａに固定されているリング状の部材である。軸部５５Ａの軸方向においてケーシング５７に接触することによって撹拌搬送部材５５の軸方向の移動を規制する。

図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る止め輪１００の詳細を示す図である。図４（ａ）は、止め輪１００が軸部５５Ａに固定された状態において、軸方向から見た状態を示す図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す切断線ＡＡ´での断面図である。

図４（ａ）に示すように、止め輪１００は、基部１０１、外輪部１０２、羽部１０３を含む。基部１０１は止め輪１００の基盤となる中心部分であると共に、撹拌搬送部材５５の軸部５５Ａに固定される部分である。止め輪１００を軸部５５Ａに通すための通し穴１０４は基部１０１に設けられている。

図４（ａ）に示すように、通し穴１０４はＤカット形状の貫通穴である。軸部５５Ａにおいて止め輪１００が固定される部分は、通し穴１０４のＤカット形状に対応した切り欠きが設けられている。通し穴１０４が軸部５５Ａの切り欠きに嵌まることにより、軸部５５Ａの回転と同時に止め輪１００が回転する。

また、図４（ｂ）に示すように、通し穴１０４の内部には抜け止め部１０５が設けられている。抜け止め部１０５は、通し穴１０４の内壁から突出した凸部である。軸部５５Ａにおいて止め輪１００が固定される部分には、抜け止め部１０５の凸部に対応した凹部が設けられている。

この軸部５５Ａの凹部に通し穴１０４に設けられた抜け止め部１０５の凸部が嵌まることにより、軸部５５Ａに対する止め輪１００の位置が固定される。その結果、止め輪１００がケーシング５７と接触して軸部５５Ａとの位置関係を変化させる方向に力が加わったとしても、止め輪１００の位置が動くことなく、軸部５５Ａに対して止め輪１００が固定された状態が維持される。

基部１０１と外輪部１０２とは羽部１０３を介して接続されている。羽部１０３はフィン形状となっており、止め輪１００が軸部５５Ａの回転に従って回転することにより気流を発生させる。即ち、羽部１０３が、気流発生構造として機能する。図５は、止め輪１００が回転することにより発生する気流を破線の矢印で示す図である。図５に示すように、止め輪１００が回転することにより、止め輪１００の内側から外側に向かう気流が発生する。

ここで、止め輪１００の外側とは、軸部５５Ａの軸方向において、止め輪１００を挟んで軸受シール構造の反対側であり、内側とは、軸受シール構造側である。図５に示すように、止め輪１００の外輪部１０２の直径は、軸支持部６１よりも軸部５５Ａの側面の法線方向において外側となるように設けられている。このような構造により、軸支持部６１に面した空間から止め輪１００の外側に向かう気流が止め輪１００の回転によって生じ、その気流によって軸受６０が冷却されることとなる。

止め輪１００は、例えばアルミや銅等の熱伝導率の高い金属で構成される。これにより、図５に示すように生じた気流によって止め輪１００自体からの放熱効果を高めることが可能である。その結果、軸支持部６１と軸部５５Ａとの摩擦によって生じた熱が軸部５５Ａを介して止め輪１００からも放熱されるようになり、軸受シール構造の冷却効果を高めることが出来る。

同様に、軸支持部６１を含む軸受６０自体も、上述した熱伝導率の高い金属で構成することにより、止め輪の回転によって生じた気流による放熱効果をより高めることが出来る。尚、軸支持部６１の材質を金属とした場合、軸部５５Ａとの摩擦による異音や摩耗を生じる可能性がある。そのため、軸支持部６１と軸部５５Ａとの接触部分には擦動性を高めるための処理を行うことが好ましい。

擦動性を高めるための処理としては、フッ素加工を行うことや、摩擦係数の低い材質を局部的に採用することが上げられる。また、熱伝導性の高いグリスを塗布する態様も考えられる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る軸受冷却構造を示す図である。図６に示すように、第２の実施形態に係る軸受冷却構造においては、第１の実施形態と概ね同様の構成を有するが、外輪部１０２が軸部５５Ａの軸方向において内側に延長されており、軸受６０の外周と軸支持部６１との間の空間にまで入り込んでいる。この軸受６０内部にまで入り込んだ外輪部１０２の延長された部分が流路形成部として機能する。

これにより、外輪部１０２は、止め輪１００の回転によって生じる気流が通り軸支持部６１に面した空間において、軸支持部６１と軸部５５Ａの法線方向に対向することとなる。即ち、冷却対象である軸支持部６１を冷却するための気流が通る空間を挟んで軸支持部６１と外輪部１０２とが対向する。

図５に示す態様の場合、止め輪１００の回転によって発生する吸気は、軸受６０の外側にも影響する可能性がある。これに対して、図６に示すような外輪部１０２の構造により、止め輪１００によって発生する吸気は、より確実に軸受６０の外壁と軸支持部６１との間の空間から行われることとなり、軸支持部６１の冷却をより確実に行うことが可能となる。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る軸受冷却構造を示す図である。図７に示すように、第３の実施形態に係る軸受冷却構造においては、軸受６０及びケーシング５７を貫通する開口部である貫通穴１０６が設けられている。貫通穴１０６は、止め輪１００によって発生する気流の通り道であって止め輪１００から軸支持部６１に至る空間の更に奥に設けられている。換言すると、貫通穴１０６は、止め輪１００の回転によって生じる空間に面し、軸支持部６１を介して止め輪１００とは反対側に設けられて気流の流路となる。

これにより、止め輪１００から貫通穴１０６に至る空間に気流の通り道が生成され、止め輪１００によって発生した気流は、軸支持部６１に面した空間に負圧を発生させ、その負圧によって貫通穴１０６から吸気を行うこととなる。従って、気流の流れをスムーズにし、軸支持部６１の冷却効果をより高めることが出来る。

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係る軸受冷却構造を示す図である。図８に示すように、第４の実施形態に係る軸受冷却構造においては、第３の実施形態に係る構造と同様に、貫通穴１０６が設けられている。図７に示す構造の場合、止め輪１００の回転によって発生した気流は貫通穴１０６からの吸気を発生させることとなるため、主に図中下側の軸支持部６１の冷却効果が高まることとなる。その結果、図中上側の軸支持部６１の冷却効果が、下側の軸支持部６１に比べて低くなってしまう可能性がある。

これに対して、本実施形態に係る軸受冷却構造においては、図８に示すように、軸部５５Ａの軸方向において止め輪１００の内側に仕切り板１０７が設けられている。図９は、仕切り板１０７を板面から見た状態を示す図である。図９に示すように、仕切り板１０７には、軸部５５Ａ及び軸支持部６１が通る軸穴１０８及び止め輪１００によって発生した気流が通る通気口１０９が設けられている。

図８に示すように、仕切り板１０７は、止め輪１００によって発生した気流が軸受６０に面した空間を経て貫通穴１０６からの吸気を発生させる気流の通り道を塞ぐように配置されている。換言すると、仕切り板１０７は、止め輪１００の回転によって生じる気流の流路であって軸支持部６１に面する空間において、貫通穴１０６が面する空間と止め輪１００が面する空間とを仕切るように配置されている。

このような構成により、気流の通り道は通気口１０９のみに制限されることとなる。そして、仕切り板１０７は、軸部５５Ａの周囲において、貫通穴１０６とは反対側に通気口１０９が位置するように配置されている。

図１０は、第４の実施形態に係る軸受冷却構造において、止め輪１００によって発生した気流の通り道を示す図である。図１０に示すように、止め輪１００によって発生した気流は、まずは軸支持部６１のうち、仕切り板１０７よりも外側に露出している部分に負圧を発生させる。

そして、仕切り板１０７の外側において発生した負圧は、仕切り板１０７に設けられた通気口１０９を通って仕切り板１０７よりも内側に負圧を発生させる。仕切り板１０７よりも内側の空間に発生した負圧は、軸部５５Ａの周囲において軸支持部６１に面した空間を経て、通気口１０９とは反対側に設けられている貫通穴１０６からの吸気を発生させる。

このように、第４の実施形態に係る軸受冷却構造によれば、止め輪１００によって発生した気流が、軸支持部６１に面した空間の全体を通るように気流を導くことが出来るため、軸支持部６１の冷却効果をより高めることが可能となる。

尚、実施の形態１〜４においては、軸部５５Ａの軸方向において止め輪１００の内側から外側に向かう気流が発生する場合を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、止め輪１００の外側から内側に向かう気流が発生する場合であっても、軸受６０、軸支持部６１に面した空間を流れる気流を発生させることにより、上記と同様の効果を得ることが可能である。

（実施の形態５）
図１１（ａ）は、第５の実施形態に係る軸受冷却構造及び飛散トナーの吸引構造を示す図である。図１１（ａ）に示すように、第５の実施形態に係る軸受冷却構造においては、第４の実施形態に係る構造を前提とし、貫通穴１０６が飛散トナー吸引口１１０に空間としてつながっている。

図１１（ｂ）は、本実施形態に係る作像部の構成を示す図であり、図２に対応する。図１１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る作像部においては、ケーシング５７Ｙのうち、現像剤担持体５１Ｙの近傍であってその回転方向下流側の位置に飛散トナー吸引口１１０が設けられている。飛散トナー吸引口１１０は、現像装置内部の空間と外部の空間とをつなぐ排気口として機能する。

このような構成により、止め輪１００の回転により貫通穴１０６に発生した吸気は、飛散トナー吸引口１１０を介してケーシング５７内部から貫通穴１０６に向かう気流を発生させる。その結果、ケーシング５７Ｙ内部を飛散している飛散トナーが飛散トナー吸引口１１０を介して貫通穴１０６に吸引される。

このような構成により、ケーシング５７Ｙ内部のうち、撹拌搬送路５３Ｙ内部の飛散トナーを排出することが可能となる。尚、貫通穴１０６に吸引されたトナーは、軸部５５Ａの軸方向において止め輪１００の外側に設けられたフィルタ１１１に付着する。これにより、装置内部に飛散トナーが拡散することを防ぐことが出来る。

フィルタ１１１は、空気を通し、トナーを通さない程度の目開きを有するフィルタであれば、様々なフィルタを用いることが可能である。尚、フィルタ１１１を設ける位置は、図１１（ａ）に示す止め輪１００の外側に限らず、例えば貫通穴１０６の位置や、飛散トナー吸引口１１０の位置でも良い。

尚、シール部材６２は、軸部５５Ａと接触するシールであり、軸部５５Ａと接触した状態で、ケーシング５７Ｙ外部から内部への軸方向への粉体の侵入や、内部から外部への軸方向への粉体の漏れだしを規制する。

ここで、シール部材６２と軸部５５Ａとの接触部分には、摺動性、耐久性、シール性補助の観点からシール部にグリスを塗布して使用する必要がある。しかし、グリスを塗布する場合、必然的にグリスを現像剤近傍に塗布することとなる。その結果、生産組立過程やマシン稼働中の搬送スクリュの動作によってグリスがシール部材６２の内側である現像剤の収容部内に入ってしまう可能性がある。

グリスが内部に入った場合、現像剤とグリスとの凝集物が発生し、その凝集物が現像に影響することによって白すじ等の画質の劣化を生じる問題がある。また、生産工程の簡素化やコストダウンの観点からもグリスレス化が望まれる。

これに対して、グリスを使用しないＡＬＰスライドシールが用いられる場合があり、これにより上述した課題を解決することが出来る。しかしながら、このＡＬＰスライドシールのシール性能は温度依存性を有し、シールが高温になるほどシール性能が低下する。そのため、使用条件によっては、必要なシール性能を確保することが出来ない。

本発明に係る軸受冷却構造を用いることにより、軸受６０及びシール部材６２の冷却性能を高めることが出来るため、ＡＬＰスライドシールを用いる場合において、シール性能の低下を抑え、軸受を長寿化することが出来る。

（実施の形態６）
実施の形態３、４、５においては、貫通穴１０６を設けることによって気流の通り道を設ける場合を例として説明した。しかしながら、貫通穴１０６を設けることにより設計上の制約が１つ増えることとなる。また、他の機能のための形状との関係で貫通穴１０６を設けることが困難な場合もある。本実施形態においては、貫通穴１０６を設けることなく気流の通り道を確保する例について説明する。

図１２（ａ）、（ｂ）は、第６の実施形態に係る止め輪１００の詳細を示す図である。図１２（ａ）は、止め輪１００が軸部５５Ａに固定された状態において、軸方向から見た状態を示す図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す切断線ＡＡ´での断面図である。

図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る止め輪１００は、図４において説明した構造と概ね同一の構造を有するが、基部１０１周囲の羽１０３が形成された部分が内側と外側に分割されており、内側には内側羽部１０３ａ、外側には外側羽部１０３ｂが形成されている。内側羽部１０３ａ及び外側羽部１０３ｂは、夫々フィン形状を有し、止め輪１００が軸部５５Ａの回転に従って回転することにより気流を発生させる。

ここで、内側羽部１０３ａ、外側羽部１０３ｂは、互いに異なる方向に気流を発生させる。本実施形態において、内側羽部１０３ａ、外側羽部１０３ｂは、夫々逆方向の気流を発生させるように構成されている。本実施形態に係る止め輪１００において、外側羽部１０３ｂは、図１２（ｂ）において止め輪１００の右側から左側へ向かう気流を発生させ、内側羽部１０３ａは、図１２（ｂ）において止め輪１００の左側から右側へ向かう気流を発生させる。

図１３は、本実施形態に係る止め輪１００によって発生する気流を示す図である。図１３に示すように、本実施形態に係る止め輪１００が回転することにより、止め輪１００の径の内側寄りの部分において、内側羽部１０３ａによって止め輪１００の外側から内側に向かう気流が発生する。換言すると、内側羽部１０３ａによって発生する気流は、移動規制部材である止め輪１００から軸受６０に面した空間に向かう方向の気流である。

また、止め輪１００の径の外側寄りの部分において、外側羽部１０３ｂによって止め輪１００の内側から外側に向かう気流が発生する。換言すると、外側羽部１０３ｂによって発生する気流は、軸受６０に面した空間から止め輪１００に向かう方向の気流である。

これにより、軸支持部６１に面した空間に気流が供給されると共に、供給された気流は止め輪１００によって止め輪１００の外側に吸い出される。このように、本実施形態に係る止め輪１００によれば、図７等に示すように貫通穴１０６を設けることなく止め輪１００によって生じる気流の流路を確保することが可能となる。

（実施の形態７）
本実施形態においては、軸受６０及びシール部材６２における発熱を低減すると共に、冷却性能を更に高める態様について説明する。図１４は、第７の実施形態に係る軸受６０の周辺を示す断面図である。図１４に示すように、本実施形態に係る軸部５５Ａは、上述した他の実施形態と同様に軸受６０によって回転自在に支持されると共にシール部材６２によって密閉性が確保されている。ここで、本実施形態に係る軸部５５Ａの端部である端部５５Ａａは、搬送スクリュ５５Ｂが設けられている部分よりも細く形成されている。

軸受６０、シール部材６２の発熱は、回転する軸部５５Ａとの摩擦によって発生する。その際に発生する熱エネルギーは、軸受６０、シール部材６２との摩擦エネルギーに応じて大きくなる。そして、軸受６０、シール部材６２と軸部５５Ａとの摩擦エネルギーは、摩擦する面の面積や摩擦面の摺動速度に応じて大きくなる。従って、図１４に示すように、軸部５５Ａと軸受６０、シール部材６２とが接触する端部５５Ａａの径を細くし、軸受６０、シール部材６２との接触面積を小さくすることで、軸受６０、シール部材６２と軸部５５Ａとの摩擦による発熱を抑えることが出来る。

また、図１４に示すように、本実施形態に係る現像装置５においては、ケーシング５７の外側において軸部５５Ａに固定された止め輪１００ａに加え、シール部材６２によって密封されたケーシング５７の内側にも放熱板である止め輪１００ｂが設けられている。例えば、モータ等の熱源がケーシング５７の外側に取り付けられた止め輪１００ａの近傍に配置されている場合、止め輪１００ａの周囲の空気の温度が高くなり、冷却効果が下がる。

これに対して、図１４に示すようにケーシング５７の内側にも止め輪１００ｂを設けておく場合、搬送される現像剤が止め輪１００ｂに接触して放熱が行われる。個体である現像剤の方が気体である空気よりも熱伝導率が高いため、現像剤が接触する空間に止め輪１００を配置して放熱を行うことにより、効率的に放熱を行うことが可能となる。

図１５は、止め輪１００ａ、１００ｂを取り付けず、端部５Ａａの径を軸部５５Ａと同じ太さとした場合の温度を１００％として、止め輪１００ａ、１００ｂを取り付けた場合や端部５５Ａａの径を細くした場合の温度をパーセンテージで示すことにより冷却効率の変化を示したグラフである。図１５においては、止め輪１００ａ、１００ｂを取り付けていない状態を実線で、止め輪１００ａを取り付けた状態を破線で、止め輪１００ｂを取り付けた状態を一点鎖線で示している。

図１５に示すように、実線、破線、一点鎖線の順で冷却効率が向上している。また、いずれの状態であっても、端部５５Ａａの径が細くなるほど冷却効率が向上している。このように、軸部５５Ａのうち軸受６０、シール部材６２によって支持される端部５５Ａａの径を細くし、軸部５５Ａの回転によって摩擦が発生する部分の面積を小さくすることにより、発熱を抑えることが出来る。また、シール部材６２によって密閉されたケーシング５７の内部に止め輪１００ｂを設け、搬送される現像剤によって放熱を行うことにより、放熱効果を高めることが出来る。

尚、図１４においては、軸受６０及びシール部材６２の両側に止め輪１００ａ、止め輪１００ｂが設けられている場合を例としている。しかしながらこれは一例である。図１５の実線に示すように、軸部５５Ａの端部５５Ａａの径を、搬送スクリュ５５Ｂが設けられている位置よりも細くすることにより冷却効果を高めることが可能であり、止め輪１００ａ、１００ｂを設けなくともよい。

また、止め輪１００ａを設けず、止め輪１００ｂのみを設けても良い。特に、止め輪１００ａの近傍に熱源が配置され、周囲の空気の温度が高い場合には、止め輪１００ａによる冷却効率が低く、無駄な構成となってしまう。そのような場合には、止め輪１００ｂのみを設けることが好ましい。

また、上記実施形態においては、止め輪１００ｂとして止め輪１００ａと同様、即ち、図４等に示すような気流を発生させるための構造を含む部品を放熱部として設ける場合を例としている。しかしながらこれは一例である。止め輪１００ｂについては、気流による冷却効果よりも、搬送される現像剤による冷却効果が主であるため、気流を発生させるための構造ではなく、放熱板として機能する構成であれば良い。

また、上記実施形態においては、軸部５５Ａの端部５５Ａａ、５５Ａｂの径を、搬送スクリュ５５Ｂが設けられている部分（以降、「軸本体部」とする）の径よりも狭くする場合を例として説明した。この一態様として、径が細くなる端部５５Ａａの部分を軸本体部とは異なる材質で構成しても良い。

軸受６０及びシール部材６２と端部５５Ａａとの摩擦によって生じた熱は止め輪１００ａ及び止め輪１００ｂを介して放熱される。従って、端部５５Ａａは可能な限り熱伝導率の高い材質で構成されることが好ましい。また、図１４においては、止め輪１００ｂが軸本体部に固定されているが、止め輪１００ｂが固定される部分までを径の細い端部５５Ａａとしても良い。

また、上記実施形態においては、図１４に示すように、軸本体部の端部５５Ａａ全体の径が細く形成されている場合を例としている。しかしながらこれは一例であり、目的は軸受６０及びシール部材６２との摩擦面積を減らすことである。従って、少なくとも軸受６０及びシール部材６２との接触部分のみ、他の部分よりも径を細くすれば良い。

１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 像担持体
５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 現像装置
５１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 現像剤担持体
５３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 撹拌搬送路
５５（Ｙａ、Ｙｂ） 回転部材
５５Ａ 軸部
５５Ａａ、５５Ａｂ 端部
５７ ケーシング
６１ 軸支持部
６０ 軸受
６２ シール部材
１００、１００ａ、１００ｂ 止め輪
１０１ 基部
１０２ 外輪部
１０３ 羽部
１０３ａ 内側羽部
１０３ｂ 外側羽部
１０４ 通し穴
１０５ 抜け止め部
１０６ 貫通穴
１０７ 仕切り板
１０８ 軸穴
１０９ 通気口
１１０ 飛散トナー吸引口
１１１ フィルタ
Ｇ 現像剤

特開２０１１−２５７７０３号公報

Claims (16)

1. 回転部材の軸受を冷却するための回転軸受冷却構造であって、
   前記回転部材の軸を回転自在に支持する軸受と、
   前記軸受よりも前記軸の端部側に設けられ、前記回転部材の軸方向への移動を規制する移動規制部材とを含み、
   前記移動規制部材は、前記回転部材の回転に伴って回転することにより気流を発生させる気流発生構造を有し、前記移動規制部材の回転によって発生する気流が前記軸受に面した空間を通るように構成されたことを特徴とする回転軸受冷却構造。
2. 前記移動規制部材の材質が金属であることを特徴とする請求項１に記載の回転軸受冷却構造。
3. 前記軸受において前記回転部材を支持する部分の材質が金属であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転軸受冷却構造。
4. 前記軸受において前記回転部材を支持する部分に擦動性を高めるための処理が施されていることを特徴とする請求項３に記載の回転軸受冷却構造。
5. 前記移動規制部材は、回転によって発生する気流が通る前記軸受に面した空間において、前記軸受における前記回転部材を支持する部分と前記軸の法線方向に対向することにより、前記気流の流路を形成する流路形成部を含むことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の回転軸受冷却構造。
6. 前記軸受は、前記移動規制部材の回転によって発生する気流が通る前記軸受に面した空間に面し、前記軸受において前記回転部材を支持する部分を介して前記移動規制部材とは反対側に設けられて前記気流の流路となる開口部を含むことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の回転軸受冷却構造。
7. 前記移動規制部材の回転によって発生する気流が通る前記軸受に面した空間において、前記開口部が面する空間と前記移動規制部材が面する空間とを仕切る仕切り部を含み、
   前記仕切り部は、前記開口部が面する空間と前記移動規制部材が面する空間とをつなぐ通気口を含み、
   前記通気口は、前記軸の周囲において前記開口部が設けられた側とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の回転軸受冷却構造。
8. 前記移動規制部材は、前記軸の法線方向の位置に応じて互いに異なる方向に気流を発生させる気流発生構造を有し、
   前記移動規制部材の回転によって発生する気流が、前記移動規制部材から前記軸受に面した空間に向かう方向の気流と、前記軸受に面した空間から前記移動規制部材に向かう方向の気流であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の回転軸受冷却構造。
9. 前記軸における前記軸受と接触する部分は他の部分よりも細い径を有することを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項に記載の回転軸受冷却構造。
10. 前記軸において前記他の部分よりも細い径を有する部分が前記他の部分よりも熱伝導率の高い材質で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の回転軸受冷却構造。
11. 感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、
    現像剤を主走査方向に搬送する搬送ローラの軸受部分に請求項１乃至１０いずれか１項に記載の回転軸受冷却構造を含むことを特徴とする現像装置。
12. 感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、
    現像剤を主走査方向に搬送する搬送ローラの軸受部分に請求項６または７に記載の回転軸受冷却構造と、
    前記感光体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体が設けられた前記現像装置内部の空間と前記現像装置外部とをつなぎ、前記開口部と接続された排気口とを含むことを特徴とする現像装置。
13. 感光体上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、
    現像剤を主走査方向に搬送する搬送ローラの軸受部分を冷却する回転軸受冷却構造を含み、
    前記回転軸受冷却構造は、
    前記搬送ローラの軸を回転自在に支持する軸受と、
    前記軸受よりも前記現像剤が搬送される空間側に設けられ、前記回転部材の軸方向への移動を規制する移動規制部材とを含み、
    前記移動規制部材は、放熱効果を有する構造であることを特徴とする現像装置。
14. 請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の現像装置をふくむことを特徴とする画像形成装置。
15. 動力に応じて回転する回転部材と、
    前記回転部材の軸を回転自在に支持する軸受とを含み、
    前記回転部材の軸における前記軸受と接触する部分は他の部分よりも細い径を有することを特徴とする回転軸受構造。
16. 前記軸において前記他の部分よりも細い径を有する部分が前記他の部分よりも熱伝導率の高い材質で構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の回転軸受構造。