JP2019045526A - 現像剤収容装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送スクリューが本体軸部に嵌合させた支持軸により軸支される構成である場合に、搬送スクリューの回転振れの抑制と現像剤の凝集の抑制とを両立させる。
【解決手段】容器軸受部３０と本体軸部１０７ａの互いに向かい合う端部（３０ａ、１０７ｄ）との間に所定間隔だけ空けるように、本体軸部１０７ａを容器軸受部３０側に寄せ、本体軸部１０７ａと容器軸受部３０とを近接した状態とする。その状態では、撹拌スクリュー１０７に回転振れが生じ難い。また、螺旋羽根１０７ｂの端部１０７ｅが、本体軸部１０７ａの端部１０７ｄよりも容器軸受部３０の端部３０ａから１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲でより離れている。こうすることで、撹拌スクリュー１０７の回転時に螺旋羽根１０７ｂと容器軸受部３０との間で現像剤が摺擦されて熱を帯び難くすることができ、もって撹拌スクリュー１０７の回転に起因する現像剤の凝集が生じ難くなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの、電子写真技術を利用した画像形成装置に用いて好適な現像剤収容装置に関する。

画像形成装置は、像担持体に形成された静電潜像を現像剤によりトナー像に現像する現像装置を備えている。現像装置では、現像剤が現像容器内で搬送スクリューにより循環搬送されている。また、画像形成装置は、画像形成に伴い消費された分の現像剤を現像装置に補給する現像剤補給装置を備えている。現像剤補給装置では、補給容器内の現像剤が搬送スクリューにより搬送されている。さらに、画像形成装置は、転写後に中間転写ベルトなどに残留する現像剤（所謂、転写残トナー）を除去するクリーニング装置を備えている。クリーニング装置では、除去された現像剤が搬送スクリューにより搬送されている。

上記した搬送スクリューとして、最近では本体軸部と螺旋羽根とを樹脂等で一体形成したものが用いられている。ただし、搬送スクリューの本体軸部のうち軸受部に軸支される部分には、軸受部に対する良好な摺動性や低い発熱性等が求められる。そこで、従来では、螺旋羽根が一体形成された樹脂製の本体軸部に、金属製の摺動用軸部（摺動用カラーなどと呼ばれる）を熱溶着により締結した搬送スクリューが提案されている（特許文献１）。

特開２００６−１７１５８２号公報

ところで、本体軸部と螺旋羽根とが一体形成された搬送スクリューのうち、樹脂製の本体軸部に、本体軸部に比べて摺動性が高い樹脂製の別の支持軸を嵌合させることにより、軸受部に搬送スクリューを軸支させるものがある。こうした本体軸部に別の支持軸を嵌合させた構成の搬送スクリューでは、撹拌不良や熱による現像剤の凝集を引き起こす原因の一つである回転振れが搬送スクリューに生じやすい。

上記構成の搬送スクリューの回転振れを生じ難くするには、本体軸部を軸受部側に寄せる、つまりは本体軸部と軸受部とを近接させるように搬送スクリューを軸受部に取り付けるとよい。しかしながら、本体軸部と軸受部とを近接させるに伴い、本体軸部よりも速い周速で回転する螺旋羽根が軸受部側に寄り過ぎると、搬送スクリューの回転時に螺旋羽根と軸受部との間で現像剤が摺擦されて熱を帯び、その結果、現像剤が凝集してしまい得る。そこで、本体軸部に別の支持軸を嵌合させた構成の搬送スクリューにおいて、回転振れの抑制と、回転に起因する現像剤の凝集の抑制とを両立可能な現像剤収容装置が従来から望まれていたが、未だそうしたものは提案されていない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、搬送スクリューが本体軸部に嵌合させた支持軸により軸支される構成である場合に、搬送スクリューの回転振れの抑制と現像剤の凝集の抑制とを両立できる現像剤収容装置の提供を目的とする。

本発明に係る現像剤収容装置は、現像剤を収容する収容体と、本体軸部と前記本体軸部の周りに形成された螺旋状の羽根とを有し、回転することにより前記収容体内の現像剤を搬送する搬送スクリューと、前記本体軸部の端部に配置され、前記本体軸部に嵌合されて前記搬送スクリューと共に回転する支持軸と、前記搬送スクリューの回転軸線方向に前記搬送スクリューに対向して配置され、前記支持軸を軸支する軸受部と、を備え、前記搬送スクリューは、前記支持軸が前記軸受部に軸支された状態で、前記回転軸線方向における前記軸受部の端部と前記螺旋状の羽根の端部との第一間隔が、前記軸受部の端部と前記本体軸部の端部との第二間隔よりも広い、ことを特徴とする。

本発明によれば、搬送スクリューが本体軸部に嵌合させた支持軸により軸支される構成である場合に、搬送スクリューの回転振れの抑制と現像剤の凝集の抑制とを両立することができる。

本実施形態の現像剤収容装置を用いるのに適した画像形成装置の構成を示す概略図。 画像形成部を示す斜視図。 画像形成部を示す断面図。 現像装置のスクリューを示す斜視図。 容器軸受部の近傍を示す部分拡大断面図。

［画像形成装置］
以下、本実施形態の現像剤収容装置について説明する。まず、本実施形態の現像剤収容装置を用いるのに適した画像形成装置の構成について、図１を用いて説明する。図１に示す画像形成装置６０は、装置本体１００内に４色の画像形成部６００を中間転写ベルト６１に対向させて配置した、所謂中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置である。

画像形成装置６０の記録材の搬送プロセスについて説明する。記録材Ｓは、記録材収納庫（カセット）６２内に積載される形で収納されており、給紙ローラ６３により画像形成タイミングに合わせて給紙される。記録材収納庫６２からの給紙は、例えば摩擦分離方式などが用いられる。給紙ローラ６３により送り出された記録材Ｓは、搬送パス６４の途中に配置されたレジストローラ６５へと搬送される。そして、レジストローラ６５において記録材Ｓの斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Ｓは二次転写部Ｔ２へと送られる。二次転写部Ｔ２は、対向する二次転写内ローラ６６および二次転写外ローラ６７により形成される転写ニップ部であり、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることで記録材Ｓ上にトナー像を吸着させる。

以上説明した二次転写部Ｔ２までの記録材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部Ｔ２まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。まず、画像形成部６００について説明するが、各色の画像形成部の構成は、トナーの色以外は基本的に同じであるため、以下、代表して、ブラック（ＢＫ）の画像形成部６００について説明する。

画像形成部６００は、主に感光ドラム１、帯電装置２、現像装置３、及び感光ドラムクリーナ５等から構成される。回転駆動される感光ドラム１の表面は、帯電装置２により予め表面を一様に帯電され、その後、画像情報の信号に基づいて駆動される露光装置６８によって静電潜像が形成される。次に、感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置３によるトナー現像を経て可視像化される。その後、画像形成部６００と中間転写ベルト６１を挟んで対向配置される一次転写装置４により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられ、感光ドラム１上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト６１上に一次転写される。感光ドラム１上に僅かに残った転写残トナーは、感光ドラムクリーナ５（例えば、クリーニングブレードなど）により除去され、再び次の作像プロセスに備える。以上説明した画像形成部６００は、図１に示す構造の場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（ＢＫ）の４セット存在する。ただし、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。なお、現像装置３は、現像剤としてトナーと磁性キャリアを混合させた二成分現像剤を使用するものとする。そして、画像形成に伴い消費されるトナーを補給すべく、画像形成装置６０にはトナーボトル６０５（補給容器）が設けられ、トナーボトル６０５に予め収容された補給用の現像剤が不図示の搬送スクリューにより搬送路を搬送されて現像装置３に補給される。

中間転写ベルト６１について説明する。中間転写ベルト６１は、テンションローラ６、二次転写内ローラ６６、および従動ローラ７ａ、７ｂによって張架され、図中矢印Ｃ方向へと搬送駆動される無端ベルトである。ここで、二次転写内ローラ６６は、中間転写ベルト６１を駆動する駆動ローラも兼ねる。上述のＹ、Ｍ、ＣおよびＢＫの各画像形成部６００により並列処理される各色の作像プロセスは、中間転写ベルト６１上に一次転写された上流の色のトナー像上に順次重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト６１上に形成され、二次転写部Ｔ２へと搬送される。なお、二次転写部Ｔ２を通過した後の転写残トナーは、転写クリーナ装置８によって中間転写ベルト６１から除去される。転写クリーナ装置８は、除去した現像剤を不図示の搬送スクリューにより搬送して、不図示の回収容器に回収する。

以上、それぞれ説明した搬送プロセスおよび作像プロセスを以って、二次転写部Ｔ２において記録材Ｓとフルカラートナー像のタイミングが一致し、二次転写が行われる。その後、記録材Ｓは定着装置９へと搬送され、所定の圧力と熱量によって記録材Ｓ上にトナー像が溶融固着される。こうして画像定着された記録材Ｓは、排紙ローラ６９の順回転により、そのまま排紙トレイ６０１上に排出されるか、もしくは両面画像形成を行うかの選択が行われる。

両面画像形成を要する場合には、排紙ローラ６９の順回転により記録材Ｓの後端が切り替え部材６０２を通過するまで搬送された後、排紙ローラ６９を逆回転させることで先後端を入れ替え、両面搬送パス６０３へと搬送される。その後、給紙ローラ６３より搬送されてくる後続ジョブの記録材とのタイミングを合わせて、再給紙ローラ６０４によって再び搬送パス６４へと送られる。その後の搬送ならびに裏面の作像プロセスに関しては、上述の場合と同様なので説明を省略する。

［プロセスカートリッジ］
本実施形態において、上述の感光ドラム１、帯電装置２、現像装置３、感光ドラムクリーナ５等を有する画像形成部６００は一体的にユニット化され、プロセスカートリッジとして装置本体１００に着脱可能に構成されている。プロセスカートリッジ（画像形成部６００）は、感光ドラム１の回転軸線方向（長手方向）に滑らされるようにして装置本体１００に挿抜される。プロセスカートリッジを、図２に示す。

図２に示すように、プロセスカートリッジ（画像形成部６００）は、上カバー（不図示）、側面カバー１０４、下ハウジング１０６等が組み合わされて形成されるケーシング内に、上記した感光ドラム１や現像装置３等が配設されている。感光ドラム１は回転軸線方向がケーシングの長手方向に向くように配設され、現像装置３は現像スリーブ１０（後述する図３参照）の回転軸線方向が感光ドラム１の回転軸線方向に並行するように配設されている。即ち、後述の図３に示すように、現像スリーブ１０は画像形成時に感光ドラム１に対し現像剤を供給し得るように、感光ドラム１に対向した位置に並行して設けられる。また、現像装置３内には現像剤を循環搬送するために、搬送スクリューとしての撹拌スクリュー１０７や現像スクリュー１０８が回転可能に配設されている（図３参照）。

［現像装置］
現像剤収容装置としての現像装置３の構成について、図３乃至図５を用いて説明する。図３に示すように、現像装置３は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器１０１を有する。収容体としての現像容器１０１は略中央部において図面垂直方向（長手方向）に延在する隔壁１０９によって、現像室１０１ａと撹拌室１０１ｂとに水平方向に区画される。これら現像室１０１ａと撹拌室１０１ｂとは、隔壁１０９の両端部に設けた連通部（不図示）を通じて連通し、現像剤の循環経路を形成している。

現像室１０１ａには現像スクリュー１０８が、撹拌室１０１ｂには撹拌スクリュー１０７がそれぞれ回転可能に配設されている。撹拌スクリュー１０７と現像スクリュー１０８とは、それぞれが本体軸部１０７ａ、１０８ａの周りに螺旋状の羽根（螺旋羽根）１０７ｂ、１０８ｂを有するスクリュー構造であり、回転軸線方向の両端部で現像装置３の容器軸受部３０（図５参照）に軸支される。本体軸部１０７ａ、１０８ａと螺旋羽根１０７ｂ、１０８ｂとは、現像剤が付着しにくく耐摩耗性の高い例えばポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）等の樹脂材料を用いて一体形成されている。これら撹拌スクリュー１０７及び現像スクリュー１０８が回転することによって、現像剤は撹拌されながら現像容器１０１内（収容体内）を循環搬送される。本実施形態の場合、図４に示すように、本体軸部１０７ａ、１０８ａの回転軸線方向の両端部には、これら各スクリュー（１０７、１０８）を容器軸受部３０に軸支させるための支持軸３７が嵌合されている。本体軸部１０７ａ、１０８ａと支持軸３７とは、例えば中間ばめあるいはしまりばめによって嵌合されている。

かかる構成の現像装置３において、現像スリーブ１０や上記した各スクリュー（１０７、１０８）は単体で動作せず、装置本体１００（図１参照）に設けられたモータ等の駆動源（不図示）から回転駆動力の伝達を受けて動作し得る。そこで、図４に示すように、プロセスカートリッジの装置本体１００に接合させる側（図面右下側）の側面部には、画像形成装置６０から現像スリーブ１０と各スクリュー（１０７、１０８）に対し駆動力の伝達を行う駆動部３００が設けられている。

駆動部３００は、現像スリーブ１０、撹拌スクリュー１０７、現像スクリュー１０８をそれぞれ駆動するために、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等で形成されたギア部１１０、１１７、１１８を有する。また、これらギア部１１０、１１７、１１８に連結して、不図示の外部の駆動源（例えばモータ等）からの回転駆動力を伝達する中間ギア部１２０を有している。現像スリーブ１０と各スクリュー（１０７、１０８）は、中間ギア部１２０を介してギア部１１０、１１７、１１８に外部の駆動源からの回転機動力が伝達されることで回転する。ギア部１１７、１１８は、その直径が撹拌スクリュー１０７、現像スクリュー１０８の各本体軸部１０７ａ、１０８ａの直径よりも大きい。

撹拌スクリュー１０７について、詳しく説明する。図５に、撹拌スクリュー１０７に関し容器軸受部３０の近傍を拡大して示す。なお、現像スクリュー１０８については撹拌スクリュー１０７と同様の構成であってよいので、ここでは説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態の撹拌スクリュー１０７は、周りに螺旋羽根１０７ｂが一体形成された円筒形状の本体軸部１０７ａと、支持軸３７とを有する。支持軸３７は本体軸部１０７ａの回転軸線方向の両端部に嵌合可能であって、本体軸部１０７ａを回転軸線方向に延長する部材である。本体軸部１０７ａは両端部に、例えば回転軸線方向に交差する方向の断面が凸状のキー溝１０７ｃが形成され、支持軸３７は回転軸線方向の一端部にキー溝１０７ｃに嵌合可能な嵌合部３７ａが形成されている。それ故、本体軸部１０７ａと支持軸３７とは同期して回転可能である。また、支持軸３７には、容器軸受部３０に支持され、回転時に容器軸受部３０と摺動する円筒形状の被支持部３７ｂが形成されている。支持軸３７は被支持部３７ｂが容器軸受部３０に摺動される位置に配置されることで、撹拌スクリュー１０７は容器軸受部３０に軸支される。なお、本実施形態とは反対に、支持軸３７にキー溝を形成し、本体軸部１０７ａにキー溝に嵌合可能な嵌合部を形成してもよい。

容器軸受部３０は円筒形状に形成された例えばすべり軸受けであり、プラスチック等の樹脂材料を用いて形成されている現像容器１０１の側板などに嵌合自在に設けられ、撹拌スクリュー１０７の回転軸線方向に撹拌スクリュー１０７に対向して配置されている。また、現像剤が容器軸受部３０から現像容器１０１外へ漏れるのを防止するため、容器軸受部３０にはシール部材４１が設けられている。なお、容器軸受部３０は、軸受対象の支持軸３７（詳しくは被支持部３７ｂ）に比べると摩耗しやすいが摺動しやすい特性を有する、例えばフッ素などを含有させたポリアセタール（ＰＯＭ）やポリアミド（ＰＡ）等の樹脂材料を用いて形成するのがよい。一例として、支持軸３７がポリアセタール（ＰＯＭ）で形成されている場合、容器軸受部３０をポリアミド（ＰＡ）で形成すると、高い耐久性と低い摩耗性とを達成しやすいので好ましい。

また、支持軸３７には、回転軸線方向に関し被支持部３７ｂと反対側に上述したギア部１１７（図４参照）が一体形成されている。そして、被支持部３７ｂは、直径がギア部１１７の直径及び本体軸部１０７ａの直径よりも小さく形成されている。それ故、本実施形態の場合、支持軸３７と本体軸部１０７ａとを容器軸受部３０を挟んで配置し、容器軸受部３０を通すように支持軸３７を本体軸部１０７ａに向けて移動させることで、支持軸３７が本体軸部１０７ａに取り付けられる。これは、予め支持軸３７を本体軸部１０７ａに取り付けてしまうと、被支持部３７ｂよりも直径の大きいギア部１１７が邪魔になり、容器軸受部３０を通らず、本体軸部１０７ａを容器軸受部３０に軸支させることができないからである。こうして、撹拌スクリュー１０７は支持軸３７を介して容器軸受部３０に軸支される。

容器軸受部３０に軸支させた状態では、容器軸受部３０と本体軸部１０７ａの互いに向かい合う端部（３０ａ、１０７ｄ）との間に、回転時に互いの端部が摺動しないように所定間隔（例えば１〜３ｍｍ）が空けてある。ここで、本体軸部１０７ａの端部１０７ｄは、本体軸部１０７ａと支持軸３７との境目である。そして、回転軸線方向に関し、容器軸受部３０の端部３０ａと螺旋羽根１０７ｂの端部１０７ｅの互いに対向する端部間の第一間隔（ｈ）が、容器軸受部３０の端部３０ａと本体軸部１０７ａの端部１０７ｄの互いに対向する端部間の第二間隔（ｇ）よりも広い。この第二間隔（ｈ）と第一間隔（ｇ）の差分は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。このように、螺旋羽根１０７ｂの端部１０７ｅが本体軸部１０７ａの端部１０７ｄよりも容器軸受部３０の端部３０ａから離れるようにして、支持軸３７は本体軸部１０７ａに嵌合している。そうなるように、本体軸部１０７ａと支持軸３７と容器軸受部３０とは形成・配置されている。

以上のように、本実施形態では、撹拌スクリュー１０７（あるいは現像スクリュー１０８）の回転振れの抑制と、撹拌スクリュー１０７の回転に起因する現像剤の凝集の抑制とを、簡易な構成で実現できる。即ち、上述したように、容器軸受部３０と本体軸部１０７ａの互いに向かい合う端部（３０ａ、１０７ｄ）との間に所定間隔だけ空けるように本体軸部１０７ａを容器軸受部３０側に寄せることで、本体軸部１０７ａと容器軸受部３０とを近接した状態とし得る。その状態では、回転が生じやすい本体軸部１０７ａと支持軸３７との境目が容器軸受部３０に近くなるので、撹拌スクリュー１０７に回転振れが生じ難くなる。

そして、本実施形態では、螺旋羽根１０７ｂの端部１０７ｅが、本体軸部１０７ａの端部１０７ｄよりも容器軸受部３０の端部３０ａから１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲でより離れるようにしている。こうして本体軸部１０７ａよりも速い周速で回転する螺旋羽根１０７ｂが容器軸受部３０側に寄り過ぎないようにすることで、撹拌スクリュー１０７の回転時に螺旋羽根１０７ｂと容器軸受部３０との間で現像剤が摺擦されて熱を帯び難くすることができる。その結果、現像剤は凝集し難い。このように、本実施形態によれば、撹拌スクリュー１０７などの搬送スクリューの回転振れの抑制と、搬送スクリューの回転に起因する現像剤の凝集の抑制とを両立できる。

＜他の実施形態＞
なお、上述した実施形態は、プロセスカートリッジに限らず、現像カートリッジ、クリーニング装置、トナー補給装置などの現像剤を搬送する搬送スクリューを内部に備えた各種の現像剤収容装置に適用可能である。

３…現像剤収容装置（現像装置）、３０…軸受部（容器軸受部）、３０ａ…軸受部の端部、
３７…支持軸、３７ａ…嵌合部、３７ｂ…被支持部、１０１…収容体（現像容器）、１０７…搬送スクリュー（撹拌スクリュー）、１０７ａ…本体軸部、１０７ｂ…螺旋状の羽根（螺旋羽根）、１０７ｄ…本体軸部の端部、１０７ｅ…螺旋状の羽根の端部、１１７…ギア部

Claims (5)

1. 現像剤を収容する収容体と、
   本体軸部と前記本体軸部の周りに形成された螺旋状の羽根とを有し、回転することにより前記収容体内の現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   前記本体軸部の端部に配置され、前記本体軸部に嵌合されて前記搬送スクリューと共に回転する支持軸と、
   前記搬送スクリューの回転軸線方向に前記搬送スクリューに対向して配置され、前記支持軸を軸支する軸受部と、を備え、
   前記搬送スクリューは、前記支持軸が前記軸受部に軸支された状態で、前記回転軸線方向における前記軸受部の端部と前記螺旋状の羽根の端部との第一間隔が、前記軸受部の端部と前記本体軸部の端部との第二間隔よりも広い、
   ことを特徴とする現像剤収容装置。
2. 前記第一間隔は、前記第二間隔との差分が１ｍｍ以上２ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像剤収容装置。
3. 前記支持軸に一体的に形成され、外部からの駆動力を伝達するギア部を備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤収容装置。
4. 前記支持軸は、前記軸受部に支持される被支持部と、前記本体軸部と嵌合する嵌合部とを有し、前記被支持部の直径が前記ギア部の直径及び前記本体軸部の直径よりも小さく形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の現像剤収容装置。
5. 前記搬送スクリューは、前記本体軸部と前記螺旋状の羽根が樹脂で一体形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像剤収容装置。

Images