JP4237369B2 - 画像形成装置用現像装置の軸受シール構造及び現像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置の現像装置の軸受部分で現像剤やトナーをシールするための画像形成装置用現像装置の軸受シール構造及び現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の画像形成装置は、形成する画像品質を向上させるために、より小径の現像剤やトナーを用いるようになってきており、このため、現像装置においてトナー等が外部へ漏れやすい箇所である軸受のシール構造にも種々の改良が望まれている。
【０００３】
たとえば軸受ケースを貫通する軸にＶリングと称する弾性密封リップを有するシール材を嵌着するだけでシール構造を構成しているタイプがある。Ｖリングとは、軸に取り付けられるリング本体の軸方向の一端側に、弾性密封リップを一体に形成した断面略Ｖ字型のゴム製のシールリングである。このＶリングを用いたタイプでは、トナー漏れ、ＶリングとＶリングを摺接させるリテーナと称する部材との摩擦による異音等の防止のためにリテーナの表面に薄くグリスを塗布しているものがある。この例の場合、リテーナにグリスを薄く塗布するのは、現像剤中にグリスが混ざらないないようにするためであるが、ごく少量しか使用しないために、経時的にグリスを塗布したことの効果が無くなってしまっていた。またリテーナの表面に塗布しているため、現像剤がグリスに触れてグリスが混入するおそれがあった。また粒径の小さいトナーに対してはシール性が低く、Ｖリング部分からトナーが侵入することがあるという問題があった。
【０００４】
Ｖリングだけでトナーの漏れが完全に防げない場合は、ＶリングとＧシールとの２つのシール材を使用しているものがある。Ｇシールとは、リング本体の内周部に一体に形成された弾性密封リップによって軸をラジアル方向に締め付けてシールする断面略Ｇ字型のゴム製のシールリングである。この例の場合、Ｖリングを通過したトナーがＧシール部分でＧシールと軸の摩擦熱によって固着してしまう場合があった。このような現象がいったん生じると、トナーの固まりが成長していき、シール部分から現像剤に混入して異常画像やロック等の不具合が発生していた。
【０００５】
このような不具合は低速機と称するたとえば駆動軸の回転数が３１５ｒｐｍ程度の画像形成装置や、中速機と称するたとえば駆動軸の回転数が４１１ｒｐｍ程度の画像形成装置では起こりにくい。しかし、高速機と称するタイプの画像形成装置で同様の構成とした場合、駆動軸の回転数が４６８ｒｐｍ程度へと上がり、ＶリングやＧシールとリテーナや軸との摩擦熱が大きくなるため、非常に発生しやすくなる。たとえば高速機で現像装置を連続駆動した場合、装置の温度は約５０℃まで上昇し、軸受シール部分で発熱すると局所的にトナー軟化温度である７０℃以上となる場合が生じやすくなる。
【０００６】
本出願人は特願平１１−０５２５６２号において、図１０に示すように、Ｖリング１とＧシール２との２つのシール部材を備え、Ｖリング１とＧシール２との間にグリス３を封入したものを提案した。この軸受シール構造によれば、Ｖリング１とＧシール２との間に十分な量のグリス３が封入されているので、安定した潤滑作用を長期間持続させることができるとともに、Ｖリング１とリテーナ４とのシール部から侵入したトナーをグリス３自体で止めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特願平１１−０５２５６２号で提案した軸受シール構造で用いているＶリング１はその構成上、基部５ａの外周面より離れた位置でリップ１ａとリテーナ４とが接触するため、接触部の周速が大きく、接触部での発熱が大きくなっていた。例えばφ６ｍｍの駆動軸５の軸受シールとしてＶリング１を使用する場合には、スラスト止めの段差５ｂを設けるためφ８ｍｍの基部５ａにＶリング１を装着するので、Ｖリング１のシール先端は約φ１０ｍｍ相当となり、同じ外径（φ６ｍｍ）の駆動軸にＧシールを使用したときシール先端がφ６ｍｍとなるのに比べると周速で約１．７倍となっている。このため高速機でＶリング１を用いるには発熱に対する余裕が少なく、リテーナ４表面の熱によるトナーの固着を完全には防止できないおそれがあった。
【０００８】
なお、接触部の周速を考慮するとＧシールの方が有利であるが、シール性はＶリングに比べて劣る場合が多い。シール性を向上させるため２個のＧシールを使用した例はあるが、２個のＧシールの間にトナーがたまって、長期間稼働すると最終的に軸受までトナーが侵入し軸受でトナー固着を起こす等の不具合があった。
【０００９】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、安定して摺動負荷を軽減し、シール効果が大きく、耐久性に優れた画像形成装置用現像装置の軸受シール及び現像装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、攪拌部材を有する画像形成装置の現像装置であって、前記攪拌部材の軸外周に接触してシールする弾性密封リップを有する第１、第２のシール材を軸受部に設け、前記第１、第２のシール材の弾性密封リップと、前記第１、第２のシール材を保持する保持部材の内周面と、前記軸外周面とで形成される密閉空間を埋める程度の量のグリスを前記空間に封入した軸受シール構造を備え、前記軸は、軸受部で支持される基部と、Ｅリングが固定されるＥリング溝と、Ｅリング溝と基部との間にＥリング溝に向かって傾斜したテーパ状の連結部とを有し、かつ、前記攪拌部材を貫通する１本の貫通軸で構成されており、前記軸受シール構造を、前記貫通軸の両端部を回動可能に保持する軸受部に用いることを特徴とするものである。
【００１１】
この現像装置の軸受シール構造では、上記第１、第２のシール材の弾性密封リップが軸外周面と接触するので、軸外周面から離れた位置で接触するシール材であるＶリングに比べて、軸の回転軸心により近い位置で接触する。よって、該軸の回転数が同じであれば該第１、第２のシール材は該Ｖリングに比べて接触部の周速が遅く、該第１、第２のシール材と軸との摺動負荷を低減させ、摩擦熱によるトナー固着を防止する効果が大きい。
また、該第１、第２のシール材の間にグリスを封入しているので、該第１、第２のシール材のうち現像装置内部側のシール材によって侵入を防止できず、該第１、第２のシール材の間に侵入してしまったトナーを該グリス自体で止めてシールし、効果的な軸シールが可能となる。また、封入したグリスによって潤滑されるため、発熱量も少なくトナー固着が発生しない。さらに、該グリスを封入した空間は両シール材によって閉じているため、該グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。従って、現像装置の軸受部でのトナー固着を防ぎ、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。よって、トナーの固まりによる異常画像やロック、及び外部へのトナー等の漏れを防ぐことができる。
また、従来の現像装置の軸部材は、例えば図１１（ａ）に示すような攪拌部材１において、樹脂成型品の羽根部材本体２の両側に取り付けられた樹脂成型品のフランジ３、４に圧入されて一対の軸部材５、６として用いられている。このような構成とすることで軸部材のコストを低く抑えることができる。しかしながら、上記一対の軸部材５、６では、それぞれの軸部材５、６の軸芯が同軸上で完全に一致せず、ずれてしまうおそれがあった。例えば図１１（ｂ）に示すように、各軸部材５、６に何らかの力がかかって各フランジ３、４の根元から変形して傾いてしまうことがある。この場合には、各軸部材５、６の軸芯が羽根部材本体２の回転軸芯に対して斜めになってしまい同軸度のばらつき（ずれ）が大きくなり、図中二点鎖線で示すように、羽根部材本体２及び各軸部材５、６の回転時の振れが大きくなってしまう。軸受シール材として上記Ｇシールを使用した場合に、上記回転時の振れが大きいと、該Ｇシールが各軸部材５、６の軸外形の振れに追従できず、該軸外形とＧシールとの間に隙間が生じてトナーが軸受部に侵入してしまい、シール不良が発生するおそれがあった。特に、小粒径のトナーを用いた場合には僅かな隙間でもトナーが侵入しやすい。また、上記回転時の振れの影響により上記Ｇシールの内径が広がってしまい十分な耐久性が得られないおそれもあった。これらの不具合は、中速機と称するたとえば駆動軸の回転数が４１１ｒｐｍ程度の画像形成装置では起こりにくいが、高速機と称するタイプの画像形成装置で同様の構成とした場合、駆動軸の回転数が４６８ｒｐｍもしくは５０８ｒｐｍ程度へと上がり、振れの頻度が多くなって発生しやすくなる。
この請求項１の現像装置では、同一回動軸を用いているので、上記一対の軸部材における軸芯ずれのような問題はなく、該同一回動軸の回動時の振れを防ぐことができる。これにより、上記シール不良を防ぐとともに十分な耐久性を得ることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記第１、第２のシール材を保持する保持部材は結晶性の樹脂で構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
この軸受シール構造では、上記保持部材を結晶性の樹脂により構成することで、経験的に通常の樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）で構成した場合に比べて、上記グリスや、上記第１、第２のシール材の圧入によるストレス等の影響による割れを低減することができる。よって、該保持部材が割れて該グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。ここで、結晶性の樹脂としては、ポリアセタールやＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などを用いることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記第１、第２のシール材を保持する保持部材はガラス繊維入りの樹脂で構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
この軸受シール構造では、上記第１、第２のシール材は上記保持部材へ圧入して用いるものであり、該保持部材の両シール材圧入部には高精度な内径寸法が要求される。該保持部材をガラス繊維入りの樹脂で構成することにより、成形収縮が小さく、高精度に形成することができる。よって、該第１、第２のシール材の弾性密封リップ内径と上記軸外径との芯ずれを防止して高いシール性を得ることができるとともに、該第１、第２のシール材の偏摩耗を防止して耐久性を向上させることができる。
また、上記ガラス繊維入りの樹脂で構成することで上記割れを低減することもできるので、該保持部材が割れて該グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の現像装置において、上記第１、第２のシール材を保持する保持部材は金属で構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
この軸受シール構造では、金属を加工して上記保持部材を形成する。金属は樹脂に比べて機械的強度が優れているので、該保持部材が上記グリスやストレス等の影響で割れることを防止できる。よって、該保持部材が割れて該グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。
また、金属を加工することで、樹脂で構成する場合に比べて高精度に形成することができる。よって、上記第１、第２のシール材内径と軸外径との芯ずれを防止して高いシール性を得ることができるとともに、該第１、第２のシール材の偏摩耗を防止して耐久性を向上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明を適用した画像形成装置の軸受シール構造の一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
図中１０は現像装置で、現像装置１０内にはキャリアとトナーとからなる二成分現像剤を収容し、現像剤中のトナーが不足するとトナー補給部１１からトナー補給ローラ１２を介してトナーを補給し、トナーの補給を受けた現像剤を攪拌部材であるパドル１３に送り、パドル１３で現像剤をさらに攪拌し、現像ロール１４の磁力により汲み上げ、感光体１５上の潜像をトナー像化する。
【００２３】
本実施形態のシール構造は、ゴム等の弾性シール材を用い、パドル１３の軸（以下、パドル軸という。）の駆動入力側及びその軸受に適用してある。
【００２４】
軸受１６は、図２に示すように、軸受ケース１７、玉軸受１８、第１のＧシール１９、第２のＧシール２０から構成してある。両Ｇシール１９、２０はフッ素ゴム等の弾性体でリング状に成形され、内周部に形成されたリップによって軸をラジアル方向に締め付けてシールするシールリングである。軸受ケース１７は、結晶性樹脂であるポリアセタール樹脂等の成形品であり、たとえばφ８ｍｍ軸用のフッ素ゴム製の第１のＧシール１９を図中右側から圧入した後、第２のＧシール２０を図中左側から圧入し、さらにφ８ｍｍ軸用の玉軸受１８を圧入して形成している。
【００２５】
経験的にポリアセタール樹脂等の結晶性樹脂からなる樹脂成形品は、例えばＡＢＳ樹脂等の樹脂成形品に比べて、グリスやストレス等の影響による割れを低減することができる。したがって、軸受ケース１７をポリアセタール樹脂の成形品で構成することで、グリスや、第１、第２のシール材１９、２０の圧入によるストレス等の影響による割れを低減することができる。このことにより、軸受ケース１７が割れてグリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。結晶性樹脂としては、ポリアセタール樹脂の他にＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を使用してもよい。
また、軸受ケース１７を樹脂で構成することで、製造コストを低減することができる。
【００２６】
パドル１３は、図３（ａ）に示すように、ＰＶＣ樹脂等の樹脂成形品である羽根部材２２の両端にステンレス等からなる金属製の一対のパドル軸２３、２４を設けたものである。一方のパドル軸２３は、羽根部材２２側であって軸受１６で支持する基部２３ａ、先端部２３ｂ、両部の間をつなぐテーパ状の連結部２３ｃ、及びＥリング溝２３ｄからなる。連結部２３ｃをテーパ状としているのは、軸受１６をパドル軸２３に取り付ける際に、第１、第２のＧシール１９、２０がＥリング溝２３ｄの段差部分にひっかかってめくれることを防止するためである。
また、図３（ｂ）は図（ａ）中の矢視Ａ方向からみたパドル１３の側面図である。
【００２７】
そして本実施形態では、図４に示すように、第１のＧシール１９の弾性密封のためのリップ１９ａと、第２のＧシール２０の弾性密封のためのリップ２０ａと、軸受ケース１７の内周面と、パドル軸２３の基部２３ａとで形成される空間２５を埋める程度の量、例えば０．１〜０．２ｇのグリス２６を空間２５に塗布した後、パドル軸２３を軸受１６に通して現像装置１０の側板１０ａに取付け、先端部２３ｂに設けたＥリング溝２３ｄにＥリング２７を取り付けて抜け止めする。図中現像装置１０の側板１０ａに対して右側が現像装置１０の内部であり、左側が現像装置１０の外部である。そして、パドル軸２３の先端部２３ｂの先端部分にはギヤ付きのジョイント（図示せず）を取付け、軸端部からネジ止めする。このジョイントに図示しない現像駆動モータから駆動力を伝え、一体で成形したギヤによって現像ロール１４や他の軸に駆動力を伝達させる。
【００２８】
第１のＧシール１９と第２のＧシール２０との間の空間２５に封入してあるグリス２６は、第１のＧシール１９とパドル軸２３の基部２３ａと、第２のＧシール２０と基部２３ａとの摺動面を潤滑して摩擦熱の発生を低減し、第１のＧシール１９を通過して侵入したトナー（通過方向、経路を矢印Ｂで示す。）がこれらの部分で固着することを防止する。また、多量のグリス２６が封入されているので、侵入してくるトナーをグリス２６自体によってシールする。グリス２６を封入する空間２５が、第１のＧシール１９と第２のＧシール２０の２つのリップ１９ａ、２０ａで囲まれているので、外部にグリス２６が漏れることはなく、グリス２６は、第１、第２のＧシール１９、２０の摺動部分に常に存在して安定した潤滑作用を与える。
【００２９】
第１、第２のＧシール１９、２０は弾性を有するゴム等の素材であり金属と接触しているためグリス２６の漏れ防止は完全に行われ、グリス２６が現像剤に混入することがなく、グリス混入による現像剤凝集が発生せず、異常画像の不具合を防止することができる。
【００３０】
また、現像装置１０の内部側の第１のシール材として、先に説明した従来技術のＶリング１にかえて第１のＧシール１９を用いている。Ｖリング１では、図１０に示すようにパドル軸５の基部５ａの外周面より離れた位置でリップ１ａとリテーナ４とが接触し、接触部での周速が大きく摺擦による発熱によってトナーが固着することがある。これに対して、第１のＧシール１９では、図４に示すようにパドル軸２３の基部２３ａの外周面とリップ１９ａとが接触し、接触部での周速がＶリング１の場合に比べて小さく摺擦による発熱が小さいためトナーが固着することがない。
さらに、Ｖリング１では、図１０に示すようにパドル軸５にスラスト止めの段差５ｂを設ける必要があり、玉軸受６を嵌着する部分の軸径に比べてＶリング１を嵌着する部分の軸径を大径にする必要があるが、Ｇシールではスラスト止めの段差を設ける必要ない。したがって、図４に示すように玉軸受１８を嵌着する部分の軸径と第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径とを同径にすることができる。本実施形態のように羽根部材２２にパドル軸２３を取付けてから軸受１６をパドル軸２３に組み付ける場合には、各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径は、玉軸受１８を嵌着する部分の軸径と同径のときが最小径となる。よって、組み付け可能な最小径となる第１、第２のＧシール１９、２０を使用することができ、接触部であるシール部の周速を最小としてシール部の摺動負荷を最小にし、シール部の摩耗、発熱を起こりにくくすることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、グリス２６の塗布量を空間２５を埋める程度の量、例えば０．１〜０．２ｇとしたが、０．０１ｇ以上であれば、シール効果と潤滑効果とを得ることができる。
また、本実施形態では、第１、第２のシール材としてＧシールを用いた構成について説明したが、金属環とゴムの複合品であるオイルシールを用いる構成とすることもできる。
【００３２】
〔変形例１〕
上記実施形態１においては、軸受ケース１７をポリアセタール樹脂等の結晶性樹脂の成形品で構成したが、ガラス繊維入り樹脂の成形品で構成することもできる。ガラス繊維入りの樹脂は、たとえば結晶性樹脂やＡＢＳ樹脂等にガラス繊維を入れたものである。
【００３３】
上記第１、第２のＧシール１９、２０は図４に示すように、軸受ケース１７に圧入して用いるものであり、軸受ケース１７の圧入部内径を精度良く形成する必要がある。軸受ケース１７の内径とパドル軸２３の外径との芯ずれがあると、第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ部１９ａ、２０ａのシール性が悪くなるとともに、各リップ部１９ａ、２０ａが偏摩耗し、シール寿命が短くなる場合がある。本変形例に係る軸受ケース１７は、ガラス繊維入りの樹脂を使用することで、成形収縮を小さくして高精度の軸受ケース１７とし、第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａの内径と軸部２３ａの外径との芯ずれを防止して高いシール性を得ることができるとともに、これらのリップ１９ａ、２０ａの偏摩耗を防止して耐久性を向上させることができる。
また、軸受ケース１７をガラス繊維入りの樹脂で構成することで、グリスや、第１、第２のＧシール１９、２０の圧入によるストレス等の影響による割れを低減することもできる。よって、軸受ケース１７が割れてグリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。
【００３４】
〔変形例２〕
上記実施形態１及び変形例１においては、軸受ケース１７を樹脂の成形品で構成したが、金属で構成することもできる。
本変形例に係る軸受ケース１７は、金属材料として、例えばアルミニウムを使用し、このアルミニウムを切削加工して形成する。アルミニウム製の軸受ケース１７は樹脂成形品に比べて、機械的強度と精度とに優れている。したがって、アルミニウム製の軸受ケース１７を用いることで、軸受ケース１７の割れを防止するとともに、高いシール性と耐久性とを得ることができる。
【００３５】
〔実施形態２〕
上記実施形態１、変形例１及び変形例２においては、軸受として玉軸受１８を用いたが、すべり軸受を用いた構成とすることもできる。図５は本実施形態にかかるすべり軸受２８の断面図である。
【００３６】
すべり軸受２８は、軸受ケース２９、第１のＧシール１９、第２のＧシール２０から構成してある。軸受ケース２９は、結晶性樹脂であるポリアセタール樹脂等の成形品であり、その中心部にすべり軸受部２９ａが形成されている。そして、たとえばφ６ｍｍ軸用のフッ素ゴム製の第２のＧシール２０を図中右側から圧入し、さらに第１のＧシール１９を圧入し形成している。本実施形態の第１、第２のＧシール１９、２０の対応軸径とすべり軸受部２９ａの対応軸径とを同一径とすることで、両Ｇシール１９、２０のリップ１９ａ、２０ａと摺動するパドル軸２３の外周周速を最小にして、発熱を低減している。
【００３７】
そして、第１のＧシール１９の弾性密封のためのリップ１９ａと、第２のＧシール２０の弾性密封のためのリップ２０ａと、軸受ケース２９の内周面と、パドル軸２３の外周面とで形成される空間２５を埋める程度の量のグリス２６を空間２５に封入し、第１のＧシール１９とパドル軸２３と、第２のＧシール２０とパドル軸２３との摺動面を潤滑して摩擦熱の発生を低減し、第１のＧシール１９を通過して侵入したトナーがこれらの部分で固着することを防止する。また、多量のグリス２６が封入されているので、侵入してくるトナーをグリス２６自体によってシールする。グリス２６を封入する空間２５が、第１のＧシール１９と第２のＧシール２０の２つのリップ１９ａ、２０ａで囲まれているので、外部にグリス２６が漏れることはなく、グリス２６は、第１、第２のＧシール１９、２０の摺動部分に常に存在して安定した潤滑作用を与える。
【００３８】
なお、第１、第２のＧシール１９、２０は弾性を有するゴム等の素材であり金属と接触しているためグリス２６の漏れ防止は完全に行われ、グリス２６が現像剤に混入することがなく、グリス混入による現像剤凝集が発生せず、異常画像の不具合を防止することができる。
【００３９】
本実施形態に係るすべり軸受２８は、上記実施形態１、変形例１及び変形例２に比べて負荷の小さい軸に対して使用され、コストダウンを図ることができる。
【００４０】
〔実施形態３〕
上記実施形態１、変形例１、変形例２及び実施形態２においては、パドル１３の羽根部材２２の両端に一対のパドル軸２３、２４を設けた構成について説明したが、パドル軸を１本の貫通軸で構成することもできる。図６は、本実施形態に係るパドル３０の断面図である。
【００４１】
パドル３０は、ＰＶＣ樹脂等の樹脂成形品である羽根部材本体３１と、羽根部材本体３１の両側端部に取り付けられた一対のフランジ３２、３３と、１本の貫通軸であるパドル軸３４とから主に構成されている。パドル軸３４は例えばステンレス軸からなり、上記一対のフランジ３２、３３のそれぞれの軸孔３２ａ、３３ａを貫通している。
【００４２】
図７は、本実施形態に係るパドル３０のパドル軸３４の両端を上記実施形態１で説明した玉軸受１８を用いた軸受１６で保持した状態を示す断面図である。
上記パドル軸３４の両端の軸部３４ａ、３４ｂが、現像装置側板１０ａに取付けられた一対の上記軸受１６に軸受けされてパドル３０が回動可能に保持される。パドル軸３４の両端の軸部３４ａ、３４ｂには、軸受１６をパドル軸３４に取り付ける際に、第１、第２のＧシール１９、２０がＥリング溝３４ｄの段差部分にひっかかってめくれることを防止するためのテーパ部３４ｃが設けられている。
【００４３】
上記パドル３０を現像装置に組み付ける方法について説明する。
まず、上記一対の軸受１６の第１のＧシール１９の弾性密封のためのリップ１９ａと、第２のＧシール２０の弾性密封のためのリップ２０ａと、軸受ケース１７の内周面と、パドル軸３４の外周面とで形成される空間２５を埋める程度の量、例えば０．１〜０．２ｇのグリス２６を空間２５に塗布する。そして、パドル軸３４の両側の軸部３４ａ、３４ｂにそれぞれ上記軸受１６を通して現像装置１０の側板１０ａに取付け、各軸部３４ａ、３４ｂ先端部のＥリング溝３４ｄにＥリング２７を取り付けて抜け止めする。
図中左側の軸部３４ａを駆動入力側とすると、軸部３４ａの先端部分にギヤ付きのジョイント（図示せず）を取付け、軸端部からネジ止めする。このジョイントに図示しない現像駆動モータから駆動力を伝え、一体で成形したギヤによって現像ロール１４や他の軸に駆動力を伝達させる。
【００４４】
上記両端の軸部３４ａ、３４ｂは羽根部材本体３１の内部を貫通している同軸のパドル軸３４であるので、両端軸を別部材としてそれぞれフランジに圧入した場合に比べて、両端の軸部３４ａ、３４ｂの同軸度が確保されやすい。また、両端軸を別部材としてそれぞれフランジに圧入した場合に、端部に力がかかって軸が圧入したフランジの根元から変形して傾くことがあるが、同軸のパドル軸３４を用いているので、このような問題は生じない。
【００４５】
また、玉軸受１８を嵌着する部分の軸径と、第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径とを同径にすることができるので、両軸径を異なる軸径に機械加工して段差を設ける必要がなく、機械加工誤差による軸の振れを防ぐことができる。
【００４６】
また、軸受１６は玉軸受１８を用いているので、パドル軸３４との嵌め合いのがたつきが、後述するすべり軸受を用いた場合に比べて小さくできるので、両Ｇシール１９、２０部でのがたつきも小さく、より高いシール性が得られる。例えば、玉軸受を使用した場合には内輪の孔内径の公差が０〜−０．００８ｍｍであるのに対して、例えばポリアセタール樹脂のすべり軸受を使用した場合には内径の公差が＋０．０５〜０ｍｍである。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係るパドル３０では、パドル軸３４の回転時の振れを小さく抑えることができるので、第１、第２のＧシール１９、２０とパドル軸３４の外周との間に隙間が生じることはなく、軸受１６へのトナーの侵入を防いでシール性を向上させることができる。
また、上記第１、第２のＧシールのリップ１９ａ、２０ａが上記パドル軸３４の回転時の振れの影響で広がってしまうことを防ぐことができるので、十分な耐久性を得ることができる。
【００４８】
さらに、上述したように、上記玉軸受１８を嵌着する部分の軸径と第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径とを同径にすることができる。これにより、上記実施形態１で説明したように、組み付け可能な最小径となる第１、第２のＧシール１９、２０を使用することができ、接触部であるシール部の周速を最小としてシール部の摺動負荷を最小にし、シール部の摩耗、発熱を起こりにくくすることができる。
【００４９】
なお、上記軸受１６は、上記実施形態１で説明した軸受に限られるものではなく、軸受ケース１７を上記変形例１で説明したガラス繊維入り樹脂で構成したり、上記変形例２で説明した金属材料で構成したりすることもできる。
【００５０】
〔実施形態４〕
上記実施形態３においては、パドル３０を玉軸受１８を用いた軸受１６によって軸受けする構成について説明したが、上記実施形態２で説明したすべり軸受２８によって軸受けする構成とすることもできる。
図８は、本実施形態に係るパドル３０のパドル軸３４の両端を上記実施形態２で説明したすべり軸受２８で軸受けした状態を示す断面図である。
【００５１】
上記パドル３０を現像装置に組み付ける方法について説明する。
上記実施形態３の場合と同様に、上記一対の軸受２８の空間２５を埋める程度の量のグリス２６を空間２５に塗布する。そして、パドル軸３４の両側の軸部３４ａ、３４ｂにそれぞれ上記軸受２８を通して現像装置１０の側板１０ａに取付け、各軸部３４ａ、３４ｂ先端部のＥリング溝３４ｄにＥリング２７を取り付けて抜け止めする。
図中左側の軸部３４ａを駆動入力側とすると、軸部３４ａの先端部分にギヤ付きのジョイント（図示せず）を取付け、軸端部からネジ止めする。このジョイントに図示しない現像駆動モータから駆動力を伝え、一体で成形したギヤによって現像ロール１４や他の軸に駆動力を伝達させる。
【００５２】
上記構成とすることにより、本実施形態に係るパドル３０では、上記実施形態３と同様に、パドル軸３４の回転時の振れを小さく抑えることができるので、第１、第２のＧシール１９、２０とパドル軸３４の外周との間に隙間が生じることはなく、軸受２８へのトナーの侵入を防いでシール性を向上させることができる。
また、上記第１、第２のＧシールのリップ１９ａ、２０ａが上記パドル軸３４の回転時の振れの影響で広がってしまうことを防ぐことができるので、十分な耐久性を得ることができる。
【００５３】
本実施形態に係るパドル３０を軸受けするすべり軸受２８は、比較的負荷の小さい軸に対して使用され、コストダウンを図ることができる。
なお、図示の例では、すべり軸受２８と摺動する部分の軸径と、第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径とを同径としているが、すべり軸受２８と摺動する部分の軸径を細くした構成としてもよい。
さらに、図９に示すように、駆動入力側である軸部３４ａの方が他方の軸部３４ｂに比べて負荷が大きいので、この駆動入力側である軸部３４ａを上記実施形態３で説明した玉軸受１８を用いた軸受１６で軸受けする構成としてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、上記第１、第２のシール材の弾性密封リップと軸外周面との接触部で安定して摺動負荷を低減させ、摩擦熱によるトナー固着を防止し、グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られるという優れた効果がある。また、多量のグリスが封入されているので、侵入してくるトナーをグリス自体によってシールすることが可能になる。これにより上記現像装置でのトナーの固まりによる異常画像やロック、及び外部へのトナー等の漏れを防ぐことができるという優れた効果がある。また、上記同一回動軸の回動時の振れを防ぐことができるので、前述した従来の不具合を解消し、該同一回動軸を軸受けする軸受部のシール性を高めることができるとともに、耐久性を向上させることができるという優れた効果がある。
【００５５】
特に、請求項２の発明によれば、上記保持部材を結晶性樹脂で構成することで、従来の樹脂で構成した場合に比べて、割れを防ぐことができるという優れた効果がある。また、該保持部材を樹脂の成形品とすることで、機械加工等で形成する場合に比べてコストを低減することができるという優れた効果もある。
【００５６】
特に、請求項３の発明によれば、上記保持部材をガラス繊維入り樹脂で構成することで、成形収縮が小さく、高精度に形成できる。これにより、上記第１、第２のシール材の弾性密封リップ内径と上記軸外径との芯ずれを防止して高いシール性を得ることができるとともに、該第１、第２のシール材の偏摩耗を防止して耐久性を向上させることができるという優れた効果がある。
【００５７】
特に、請求項４の発明によれば、金属を加工して機械的強度に優れ、高精度な保持部材を形成する。これにより、割れの発生を防止するとともに、シール性と耐久性とを向上させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】軸受シール構造の断面図。
【図３】（ａ）はパドルの正面図。（ｂ）は矢視Ａ方向からみた側面図。
【図４】画像形成装置用現像装置の軸受シール構造の拡大断面図。
【図５】他の実施形態に係る軸受シール構造の断面図。
【図６】さらに他の実施形態に係るパドルの断面図。
【図７】パドルを玉軸受けを用いた軸受けによって軸受けした状態を示す断面図。
【図８】さらに他の実施形態に係る、すべり軸受によってパドルを軸受けした状態を示す断面図。
【図９】駆動入力側に玉軸受を用いた軸受を設け、反対側にすべり軸受を用いた構成を示す図。
【図１０】従来の軸受シール構造の一例を示す図。
【図１１】（ａ）は、両端に軸が圧入されている従来のパドルを示す断面図。
（ｂ）は、不具合を説明するための図。
【符号の説明】
１０ 現像装置
１３ パドル
１６ 軸受
１７ 軸受ケース
１８ 玉軸受
１９ 第１のＧシール
１９ａ 第１のＧシールのリップ
２０ 第２のＧシール
２０ａ 第２のＧシールのリップ
２３ パドル軸
２３ａ パドル軸の基部
２３ｂ パドル軸の先端部
２５ グリスが封入される空間
２６ グリス
２８ すべり軸受
２９ 軸受ケース
２９ａ すべり軸受部
３０ パドル
３１ 羽根部材本体
３２、３３ フランジ
３４ パドル軸（貫通軸）
３４ａ、３４ｂ 軸の端部
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置の現像装置の軸受部分で現像剤やトナーをシールするための画像形成装置用現像装置の軸受シール構造及び現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の画像形成装置は、形成する画像品質を向上させるために、より小径の現像剤やトナーを用いるようになってきており、このため、現像装置においてトナー等が外部へ漏れやすい箇所である軸受のシール構造にも種々の改良が望まれている。
【０００３】
たとえば軸受ケースを貫通する軸にＶリングと称する弾性密封リップを有するシール材を嵌着するだけでシール構造を構成しているタイプがある。Ｖリングとは、軸に取り付けられるリング本体の軸方向の一端側に、弾性密封リップを一体に形成した断面略Ｖ字型のゴム製のシールリングである。このＶリングを用いたタイプでは、トナー漏れ、ＶリングとＶリングを摺接させるリテーナと称する部材との摩擦による異音等の防止のためにリテーナの表面に薄くグリスを塗布しているものがある。この例の場合、リテーナにグリスを薄く塗布するのは、現像剤中にグリスが混ざらないないようにするためであるが、ごく少量しか使用しないために、経時的にグリスを塗布したことの効果が無くなってしまっていた。またリテーナの表面に塗布しているため、現像剤がグリスに触れてグリスが混入するおそれがあった。また粒径の小さいトナーに対してはシール性が低く、Ｖリング部分からトナーが侵入することがあるという問題があった。
【０００４】
Ｖリングだけでトナーの漏れが完全に防げない場合は、ＶリングとＧシールとの２つのシール材を使用しているものがある。Ｇシールとは、リング本体の内周部に一体に形成された弾性密封リップによって軸をラジアル方向に締め付けてシールする断面略Ｇ字型のゴム製のシールリングである。この例の場合、Ｖリングを通過したトナーがＧシール部分でＧシールと軸の摩擦熱によって固着してしまう場合があった。このような現象がいったん生じると、トナーの固まりが成長していき、シール部分から現像剤に混入して異常画像やロック等の不具合が発生していた。
【０００５】
このような不具合は低速機と称するたとえば駆動軸の回転数が３１５ｒｐｍ程度の画像形成装置や、中速機と称するたとえば駆動軸の回転数が４１１ｒｐｍ程度の画像形成装置では起こりにくい。しかし、高速機と称するタイプの画像形成装置で同様の構成とした場合、駆動軸の回転数が４６８ｒｐｍ程度へと上がり、ＶリングやＧシールとリテーナや軸との摩擦熱が大きくなるため、非常に発生しやすくなる。たとえば高速機で現像装置を連続駆動した場合、装置の温度は約５０℃まで上昇し、軸受シール部分で発熱すると局所的にトナー軟化温度である７０℃以上となる場合が生じやすくなる。
【０００６】
本出願人は特願平１１−０５２５６２号において、図１０に示すように、Ｖリング１とＧシール２との２つのシール部材を備え、Ｖリング１とＧシール２との間にグリス３を封入したものを提案した。この軸受シール構造によれば、Ｖリング１とＧシール２との間に十分な量のグリス３が封入されているので、安定した潤滑作用を長期間持続させることができるとともに、Ｖリング１とリテーナ４とのシール部から侵入したトナーをグリス３自体で止めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特願平１１−０５２５６２号で提案した軸受シール構造で用いているＶリング１はその構成上、基部５ａの外周面より離れた位置でリップ１ａとリテーナ４とが接触するため、接触部の周速が大きく、接触部での発熱が大きくなっていた。例えばφ６ｍｍの駆動軸５の軸受シールとしてＶリング１を使用する場合には、スラスト止めの段差５ｂを設けるためφ８ｍｍの基部５ａにＶリング１を装着するので、Ｖリング１のシール先端は約φ１０ｍｍ相当となり、同じ外径（φ６ｍｍ）の駆動軸にＧシールを使用したときシール先端がφ６ｍｍとなるのに比べると周速で約１．７倍となっている。このため高速機でＶリング１を用いるには発熱に対する余裕が少なく、リテーナ４表面の熱によるトナーの固着を完全には防止できないおそれがあった。
【０００８】
なお、接触部の周速を考慮するとＧシールの方が有利であるが、シール性はＶリングに比べて劣る場合が多い。シール性を向上させるため２個のＧシールを使用した例はあるが、２個のＧシールの間にトナーがたまって、長期間稼働すると最終的に軸受までトナーが侵入し軸受でトナー固着を起こす等の不具合があった。
【０００９】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、安定して摺動負荷を軽減し、シール効果が大きく、耐久性に優れた画像形成装置用現像装置の軸受シール及び現像装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、攪拌部材を有する画像形成装置の現像装置であって、前記攪拌部材の軸外周に接触してシールする弾性密封リップを有する第１、第２のシール材を軸受部に設け、前記第１、第２のシール材の弾性密封リップと、前記第１、第２のシール材を保持する保持部材の内周面と、前記軸外周面とで形成される密閉空間を埋める程度の量のグリスを前記空間に封入した軸受シール構造を備え、前記軸は、軸受部で支持される基部と、Ｅリングが固定されるＥリング溝と、Ｅリング溝と基部との間にＥリング溝に向かって傾斜したテーパ状の連結部とを有し、かつ、前記攪拌部材を貫通する１本の貫通軸で構成されており、前記軸受シール構造を、前記貫通軸の両端部を回動可能に保持する軸受部に用いることを特徴とするものである。
【００１１】
この現像装置の軸受シール構造では、上記第１、第２のシール材の弾性密封リップが軸外周面と接触するので、軸外周面から離れた位置で接触するシール材であるＶリングに比べて、軸の回転軸心により近い位置で接触する。よって、該軸の回転数が同じであれば該第１、第２のシール材は該Ｖリングに比べて接触部の周速が遅く、該第１、第２のシール材と軸との摺動負荷を低減させ、摩擦熱によるトナー固着を防止する効果が大きい。
また、該第１、第２のシール材の間にグリスを封入しているので、該第１、第２のシール材のうち現像装置内部側のシール材によって侵入を防止できず、該第１、第２のシール材の間に侵入してしまったトナーを該グリス自体で止めてシールし、効果的な軸シールが可能となる。また、封入したグリスによって潤滑されるため、発熱量も少なくトナー固着が発生しない。さらに、該グリスを封入した空間は両シール材によって閉じているため、該グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。従って、現像装置の軸受部でのトナー固着を防ぎ、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。よって、トナーの固まりによる異常画像やロック、及び外部へのトナー等の漏れを防ぐことができる。
また、従来の現像装置の軸部材は、例えば図１１（ａ）に示すような攪拌部材１において、樹脂成型品の羽根部材本体２の両側に取り付けられた樹脂成型品のフランジ３、４に圧入されて一対の軸部材５、６として用いられている。このような構成とすることで軸部材のコストを低く抑えることができる。しかしながら、上記一対の軸部材５、６では、それぞれの軸部材５、６の軸芯が同軸上で完全に一致せず、ずれてしまうおそれがあった。例えば図１１（ｂ）に示すように、各軸部材５、６に何らかの力がかかって各フランジ３、４の根元から変形して傾いてしまうことがある。この場合には、各軸部材５、６の軸芯が羽根部材本体２の回転軸芯に対して斜めになってしまい同軸度のばらつき（ずれ）が大きくなり、図中二点鎖線で示すように、羽根部材本体２及び各軸部材５、６の回転時の振れが大きくなってしまう。軸受シール材として上記Ｇシールを使用した場合に、上記回転時の振れが大きいと、該Ｇシールが各軸部材５、６の軸外形の振れに追従できず、該軸外形とＧシールとの間に隙間が生じてトナーが軸受部に侵入してしまい、シール不良が発生するおそれがあった。特に、小粒径のトナーを用いた場合には僅かな隙間でもトナーが侵入しやすい。また、上記回転時の振れの影響により上記Ｇシールの内径が広がってしまい十分な耐久性が得られないおそれもあった。これらの不具合は、中速機と称するたとえば駆動軸の回転数が４１１ｒｐｍ程度の画像形成装置では起こりにくいが、高速機と称するタイプの画像形成装置で同様の構成とした場合、駆動軸の回転数が４６８ｒｐｍもしくは５０８ｒｐｍ程度へと上がり、振れの頻度が多くなって発生しやすくなる。
この請求項１の現像装置では、同一回動軸を用いているので、上記一対の軸部材における軸芯ずれのような問題はなく、該同一回動軸の回動時の振れを防ぐことができる。これにより、上記シール不良を防ぐとともに十分な耐久性を得ることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記第１、第２のシール材を保持する保持部材は結晶性の樹脂で構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
この軸受シール構造では、上記保持部材を結晶性の樹脂により構成することで、経験的に通常の樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）で構成した場合に比べて、上記グリスや、上記第１、第２のシール材の圧入によるストレス等の影響による割れを低減することができる。よって、該保持部材が割れて該グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。ここで、結晶性の樹脂としては、ポリアセタールやＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などを用いることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記第１、第２のシール材を保持する保持部材はガラス繊維入りの樹脂で構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
この軸受シール構造では、上記第１、第２のシール材は上記保持部材へ圧入して用いるものであり、該保持部材の両シール材圧入部には高精度な内径寸法が要求される。該保持部材をガラス繊維入りの樹脂で構成することにより、成形収縮が小さく、高精度に形成することができる。よって、該第１、第２のシール材の弾性密封リップ内径と上記軸外径との芯ずれを防止して高いシール性を得ることができるとともに、該第１、第２のシール材の偏摩耗を防止して耐久性を向上させることができる。
また、上記ガラス繊維入りの樹脂で構成することで上記割れを低減することもできるので、該保持部材が割れて該グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の現像装置において、上記第１、第２のシール材を保持する保持部材は金属で構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
この軸受シール構造では、金属を加工して上記保持部材を形成する。金属は樹脂に比べて機械的強度が優れているので、該保持部材が上記グリスやストレス等の影響で割れることを防止できる。よって、該保持部材が割れて該グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。
また、金属を加工することで、樹脂で構成する場合に比べて高精度に形成することができる。よって、上記第１、第２のシール材内径と軸外径との芯ずれを防止して高いシール性を得ることができるとともに、該第１、第２のシール材の偏摩耗を防止して耐久性を向上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明を適用した画像形成装置の軸受シール構造の一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
図中１０は現像装置で、現像装置１０内にはキャリアとトナーとからなる二成分現像剤を収容し、現像剤中のトナーが不足するとトナー補給部１１からトナー補給ローラ１２を介してトナーを補給し、トナーの補給を受けた現像剤を攪拌部材であるパドル１３に送り、パドル１３で現像剤をさらに攪拌し、現像ロール１４の磁力により汲み上げ、感光体１５上の潜像をトナー像化する。
【００２３】
本実施形態のシール構造は、ゴム等の弾性シール材を用い、パドル１３の軸（以下、パドル軸という。）の駆動入力側及びその軸受に適用してある。
【００２４】
軸受１６は、図２に示すように、軸受ケース１７、玉軸受１８、第１のＧシール１９、第２のＧシール２０から構成してある。両Ｇシール１９、２０はフッ素ゴム等の弾性体でリング状に成形され、内周部に形成されたリップによって軸をラジアル方向に締め付けてシールするシールリングである。軸受ケース１７は、結晶性樹脂であるポリアセタール樹脂等の成形品であり、たとえばφ８ｍｍ軸用のフッ素ゴム製の第１のＧシール１９を図中右側から圧入した後、第２のＧシール２０を図中左側から圧入し、さらにφ８ｍｍ軸用の玉軸受１８を圧入して形成している。
【００２５】
経験的にポリアセタール樹脂等の結晶性樹脂からなる樹脂成形品は、例えばＡＢＳ樹脂等の樹脂成形品に比べて、グリスやストレス等の影響による割れを低減することができる。したがって、軸受ケース１７をポリアセタール樹脂の成形品で構成することで、グリスや、第１、第２のシール材１９、２０の圧入によるストレス等の影響による割れを低減することができる。このことにより、軸受ケース１７が割れてグリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。結晶性樹脂としては、ポリアセタール樹脂の他にＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を使用してもよい。
また、軸受ケース１７を樹脂で構成することで、製造コストを低減することができる。
【００２６】
パドル１３は、図３（ａ）に示すように、ＰＶＣ樹脂等の樹脂成形品である羽根部材２２の両端にステンレス等からなる金属製の一対のパドル軸２３、２４を設けたものである。一方のパドル軸２３は、羽根部材２２側であって軸受１６で支持する基部２３ａ、先端部２３ｂ、両部の間をつなぐテーパ状の連結部２３ｃ、及びＥリング溝２３ｄからなる。連結部２３ｃをテーパ状としているのは、軸受１６をパドル軸２３に取り付ける際に、第１、第２のＧシール１９、２０がＥリング溝２３ｄの段差部分にひっかかってめくれることを防止するためである。
また、図３（ｂ）は図（ａ）中の矢視Ａ方向からみたパドル１３の側面図である。
【００２７】
そして本実施形態では、図４に示すように、第１のＧシール１９の弾性密封のためのリップ１９ａと、第２のＧシール２０の弾性密封のためのリップ２０ａと、軸受ケース１７の内周面と、パドル軸２３の基部２３ａとで形成される空間２５を埋める程度の量、例えば０．１〜０．２ｇのグリス２６を空間２５に塗布した後、パドル軸２３を軸受１６に通して現像装置１０の側板１０ａに取付け、先端部２３ｂに設けたＥリング溝２３ｄにＥリング２７を取り付けて抜け止めする。図中現像装置１０の側板１０ａに対して右側が現像装置１０の内部であり、左側が現像装置１０の外部である。そして、パドル軸２３の先端部２３ｂの先端部分にはギヤ付きのジョイント（図示せず）を取付け、軸端部からネジ止めする。このジョイントに図示しない現像駆動モータから駆動力を伝え、一体で成形したギヤによって現像ロール１４や他の軸に駆動力を伝達させる。
【００２８】
第１のＧシール１９と第２のＧシール２０との間の空間２５に封入してあるグリス２６は、第１のＧシール１９とパドル軸２３の基部２３ａと、第２のＧシール２０と基部２３ａとの摺動面を潤滑して摩擦熱の発生を低減し、第１のＧシール１９を通過して侵入したトナー（通過方向、経路を矢印Ｂで示す。）がこれらの部分で固着することを防止する。また、多量のグリス２６が封入されているので、侵入してくるトナーをグリス２６自体によってシールする。グリス２６を封入する空間２５が、第１のＧシール１９と第２のＧシール２０の２つのリップ１９ａ、２０ａで囲まれているので、外部にグリス２６が漏れることはなく、グリス２６は、第１、第２のＧシール１９、２０の摺動部分に常に存在して安定した潤滑作用を与える。
【００２９】
第１、第２のＧシール１９、２０は弾性を有するゴム等の素材であり金属と接触しているためグリス２６の漏れ防止は完全に行われ、グリス２６が現像剤に混入することがなく、グリス混入による現像剤凝集が発生せず、異常画像の不具合を防止することができる。
【００３０】
また、現像装置１０の内部側の第１のシール材として、先に説明した従来技術のＶリング１にかえて第１のＧシール１９を用いている。Ｖリング１では、図１０に示すようにパドル軸５の基部５ａの外周面より離れた位置でリップ１ａとリテーナ４とが接触し、接触部での周速が大きく摺擦による発熱によってトナーが固着することがある。これに対して、第１のＧシール１９では、図４に示すようにパドル軸２３の基部２３ａの外周面とリップ１９ａとが接触し、接触部での周速がＶリング１の場合に比べて小さく摺擦による発熱が小さいためトナーが固着することがない。
さらに、Ｖリング１では、図１０に示すようにパドル軸５にスラスト止めの段差５ｂを設ける必要があり、玉軸受６を嵌着する部分の軸径に比べてＶリング１を嵌着する部分の軸径を大径にする必要があるが、Ｇシールではスラスト止めの段差を設ける必要ない。したがって、図４に示すように玉軸受１８を嵌着する部分の軸径と第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径とを同径にすることができる。本実施形態のように羽根部材２２にパドル軸２３を取付けてから軸受１６をパドル軸２３に組み付ける場合には、各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径は、玉軸受１８を嵌着する部分の軸径と同径のときが最小径となる。よって、組み付け可能な最小径となる第１、第２のＧシール１９、２０を使用することができ、接触部であるシール部の周速を最小としてシール部の摺動負荷を最小にし、シール部の摩耗、発熱を起こりにくくすることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、グリス２６の塗布量を空間２５を埋める程度の量、例えば０．１〜０．２ｇとしたが、０．０１ｇ以上であれば、シール効果と潤滑効果とを得ることができる。
また、本実施形態では、第１、第２のシール材としてＧシールを用いた構成について説明したが、金属環とゴムの複合品であるオイルシールを用いる構成とすることもできる。
【００３２】
〔変形例１〕
上記実施形態１においては、軸受ケース１７をポリアセタール樹脂等の結晶性樹脂の成形品で構成したが、ガラス繊維入り樹脂の成形品で構成することもできる。ガラス繊維入りの樹脂は、たとえば結晶性樹脂やＡＢＳ樹脂等にガラス繊維を入れたものである。
【００３３】
上記第１、第２のＧシール１９、２０は図４に示すように、軸受ケース１７に圧入して用いるものであり、軸受ケース１７の圧入部内径を精度良く形成する必要がある。軸受ケース１７の内径とパドル軸２３の外径との芯ずれがあると、第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ部１９ａ、２０ａのシール性が悪くなるとともに、各リップ部１９ａ、２０ａが偏摩耗し、シール寿命が短くなる場合がある。本変形例に係る軸受ケース１７は、ガラス繊維入りの樹脂を使用することで、成形収縮を小さくして高精度の軸受ケース１７とし、第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａの内径と軸部２３ａの外径との芯ずれを防止して高いシール性を得ることができるとともに、これらのリップ１９ａ、２０ａの偏摩耗を防止して耐久性を向上させることができる。
また、軸受ケース１７をガラス繊維入りの樹脂で構成することで、グリスや、第１、第２のＧシール１９、２０の圧入によるストレス等の影響による割れを低減することもできる。よって、軸受ケース１７が割れてグリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られる。
【００３４】
〔変形例２〕
上記実施形態１及び変形例１においては、軸受ケース１７を樹脂の成形品で構成したが、金属で構成することもできる。
本変形例に係る軸受ケース１７は、金属材料として、例えばアルミニウムを使用し、このアルミニウムを切削加工して形成する。アルミニウム製の軸受ケース１７は樹脂成形品に比べて、機械的強度と精度とに優れている。したがって、アルミニウム製の軸受ケース１７を用いることで、軸受ケース１７の割れを防止するとともに、高いシール性と耐久性とを得ることができる。
【００３５】
〔実施形態２〕
上記実施形態１、変形例１及び変形例２においては、軸受として玉軸受１８を用いたが、すべり軸受を用いた構成とすることもできる。図５は本実施形態にかかるすべり軸受２８の断面図である。
【００３６】
すべり軸受２８は、軸受ケース２９、第１のＧシール１９、第２のＧシール２０から構成してある。軸受ケース２９は、結晶性樹脂であるポリアセタール樹脂等の成形品であり、その中心部にすべり軸受部２９ａが形成されている。そして、たとえばφ６ｍｍ軸用のフッ素ゴム製の第２のＧシール２０を図中右側から圧入し、さらに第１のＧシール１９を圧入し形成している。本実施形態の第１、第２のＧシール１９、２０の対応軸径とすべり軸受部２９ａの対応軸径とを同一径とすることで、両Ｇシール１９、２０のリップ１９ａ、２０ａと摺動するパドル軸２３の外周周速を最小にして、発熱を低減している。
【００３７】
そして、第１のＧシール１９の弾性密封のためのリップ１９ａと、第２のＧシール２０の弾性密封のためのリップ２０ａと、軸受ケース２９の内周面と、パドル軸２３の外周面とで形成される空間２５を埋める程度の量のグリス２６を空間２５に封入し、第１のＧシール１９とパドル軸２３と、第２のＧシール２０とパドル軸２３との摺動面を潤滑して摩擦熱の発生を低減し、第１のＧシール１９を通過して侵入したトナーがこれらの部分で固着することを防止する。また、多量のグリス２６が封入されているので、侵入してくるトナーをグリス２６自体によってシールする。グリス２６を封入する空間２５が、第１のＧシール１９と第２のＧシール２０の２つのリップ１９ａ、２０ａで囲まれているので、外部にグリス２６が漏れることはなく、グリス２６は、第１、第２のＧシール１９、２０の摺動部分に常に存在して安定した潤滑作用を与える。
【００３８】
なお、第１、第２のＧシール１９、２０は弾性を有するゴム等の素材であり金属と接触しているためグリス２６の漏れ防止は完全に行われ、グリス２６が現像剤に混入することがなく、グリス混入による現像剤凝集が発生せず、異常画像の不具合を防止することができる。
【００３９】
本実施形態に係るすべり軸受２８は、上記実施形態１、変形例１及び変形例２に比べて負荷の小さい軸に対して使用され、コストダウンを図ることができる。
【００４０】
〔実施形態３〕
上記実施形態１、変形例１、変形例２及び実施形態２においては、パドル１３の羽根部材２２の両端に一対のパドル軸２３、２４を設けた構成について説明したが、パドル軸を１本の貫通軸で構成することもできる。図６は、本実施形態に係るパドル３０の断面図である。
【００４１】
パドル３０は、ＰＶＣ樹脂等の樹脂成形品である羽根部材本体３１と、羽根部材本体３１の両側端部に取り付けられた一対のフランジ３２、３３と、１本の貫通軸であるパドル軸３４とから主に構成されている。パドル軸３４は例えばステンレス軸からなり、上記一対のフランジ３２、３３のそれぞれの軸孔３２ａ、３３ａを貫通している。
【００４２】
図７は、本実施形態に係るパドル３０のパドル軸３４の両端を上記実施形態１で説明した玉軸受１８を用いた軸受１６で保持した状態を示す断面図である。
上記パドル軸３４の両端の軸部３４ａ、３４ｂが、現像装置側板１０ａに取付けられた一対の上記軸受１６に軸受けされてパドル３０が回動可能に保持される。パドル軸３４の両端の軸部３４ａ、３４ｂには、軸受１６をパドル軸３４に取り付ける際に、第１、第２のＧシール１９、２０がＥリング溝３４ｄの段差部分にひっかかってめくれることを防止するためのテーパ部３４ｃが設けられている。
【００４３】
上記パドル３０を現像装置に組み付ける方法について説明する。
まず、上記一対の軸受１６の第１のＧシール１９の弾性密封のためのリップ１９ａと、第２のＧシール２０の弾性密封のためのリップ２０ａと、軸受ケース１７の内周面と、パドル軸３４の外周面とで形成される空間２５を埋める程度の量、例えば０．１〜０．２ｇのグリス２６を空間２５に塗布する。そして、パドル軸３４の両側の軸部３４ａ、３４ｂにそれぞれ上記軸受１６を通して現像装置１０の側板１０ａに取付け、各軸部３４ａ、３４ｂ先端部のＥリング溝３４ｄにＥリング２７を取り付けて抜け止めする。
図中左側の軸部３４ａを駆動入力側とすると、軸部３４ａの先端部分にギヤ付きのジョイント（図示せず）を取付け、軸端部からネジ止めする。このジョイントに図示しない現像駆動モータから駆動力を伝え、一体で成形したギヤによって現像ロール１４や他の軸に駆動力を伝達させる。
【００４４】
上記両端の軸部３４ａ、３４ｂは羽根部材本体３１の内部を貫通している同軸のパドル軸３４であるので、両端軸を別部材としてそれぞれフランジに圧入した場合に比べて、両端の軸部３４ａ、３４ｂの同軸度が確保されやすい。また、両端軸を別部材としてそれぞれフランジに圧入した場合に、端部に力がかかって軸が圧入したフランジの根元から変形して傾くことがあるが、同軸のパドル軸３４を用いているので、このような問題は生じない。
【００４５】
また、玉軸受１８を嵌着する部分の軸径と、第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径とを同径にすることができるので、両軸径を異なる軸径に機械加工して段差を設ける必要がなく、機械加工誤差による軸の振れを防ぐことができる。
【００４６】
また、軸受１６は玉軸受１８を用いているので、パドル軸３４との嵌め合いのがたつきが、後述するすべり軸受を用いた場合に比べて小さくできるので、両Ｇシール１９、２０部でのがたつきも小さく、より高いシール性が得られる。例えば、玉軸受を使用した場合には内輪の孔内径の公差が０〜−０．００８ｍｍであるのに対して、例えばポリアセタール樹脂のすべり軸受を使用した場合には内径の公差が＋０．０５〜０ｍｍである。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係るパドル３０では、パドル軸３４の回転時の振れを小さく抑えることができるので、第１、第２のＧシール１９、２０とパドル軸３４の外周との間に隙間が生じることはなく、軸受１６へのトナーの侵入を防いでシール性を向上させることができる。
また、上記第１、第２のＧシールのリップ１９ａ、２０ａが上記パドル軸３４の回転時の振れの影響で広がってしまうことを防ぐことができるので、十分な耐久性を得ることができる。
【００４８】
さらに、上述したように、上記玉軸受１８を嵌着する部分の軸径と第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径とを同径にすることができる。これにより、上記実施形態１で説明したように、組み付け可能な最小径となる第１、第２のＧシール１９、２０を使用することができ、接触部であるシール部の周速を最小としてシール部の摺動負荷を最小にし、シール部の摩耗、発熱を起こりにくくすることができる。
【００４９】
なお、上記軸受１６は、上記実施形態１で説明した軸受に限られるものではなく、軸受ケース１７を上記変形例１で説明したガラス繊維入り樹脂で構成したり、上記変形例２で説明した金属材料で構成したりすることもできる。
【００５０】
〔実施形態４〕
上記実施形態３においては、パドル３０を玉軸受１８を用いた軸受１６によって軸受けする構成について説明したが、上記実施形態２で説明したすべり軸受２８によって軸受けする構成とすることもできる。
図８は、本実施形態に係るパドル３０のパドル軸３４の両端を上記実施形態２で説明したすべり軸受２８で軸受けした状態を示す断面図である。
【００５１】
上記パドル３０を現像装置に組み付ける方法について説明する。
上記実施形態３の場合と同様に、上記一対の軸受２８の空間２５を埋める程度の量のグリス２６を空間２５に塗布する。そして、パドル軸３４の両側の軸部３４ａ、３４ｂにそれぞれ上記軸受２８を通して現像装置１０の側板１０ａに取付け、各軸部３４ａ、３４ｂ先端部のＥリング溝３４ｄにＥリング２７を取り付けて抜け止めする。
図中左側の軸部３４ａを駆動入力側とすると、軸部３４ａの先端部分にギヤ付きのジョイント（図示せず）を取付け、軸端部からネジ止めする。このジョイントに図示しない現像駆動モータから駆動力を伝え、一体で成形したギヤによって現像ロール１４や他の軸に駆動力を伝達させる。
【００５２】
上記構成とすることにより、本実施形態に係るパドル３０では、上記実施形態３と同様に、パドル軸３４の回転時の振れを小さく抑えることができるので、第１、第２のＧシール１９、２０とパドル軸３４の外周との間に隙間が生じることはなく、軸受２８へのトナーの侵入を防いでシール性を向上させることができる。
また、上記第１、第２のＧシールのリップ１９ａ、２０ａが上記パドル軸３４の回転時の振れの影響で広がってしまうことを防ぐことができるので、十分な耐久性を得ることができる。
【００５３】
本実施形態に係るパドル３０を軸受けするすべり軸受２８は、比較的負荷の小さい軸に対して使用され、コストダウンを図ることができる。
なお、図示の例では、すべり軸受２８と摺動する部分の軸径と、第１、第２のＧシール１９、２０の各リップ１９ａ、２０ａが接触する部分の軸径とを同径としているが、すべり軸受２８と摺動する部分の軸径を細くした構成としてもよい。
さらに、図９に示すように、駆動入力側である軸部３４ａの方が他方の軸部３４ｂに比べて負荷が大きいので、この駆動入力側である軸部３４ａを上記実施形態３で説明した玉軸受１８を用いた軸受１６で軸受けする構成としてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、上記第１、第２のシール材の弾性密封リップと軸外周面との接触部で安定して摺動負荷を低減させ、摩擦熱によるトナー固着を防止し、グリスが外部に漏れたり無くなったりすることがなく、長期にわたって安定して大きなシール効果が得られるという優れた効果がある。また、多量のグリスが封入されているので、侵入してくるトナーをグリス自体によってシールすることが可能になる。これにより上記現像装置でのトナーの固まりによる異常画像やロック、及び外部へのトナー等の漏れを防ぐことができるという優れた効果がある。また、上記同一回動軸の回動時の振れを防ぐことができるので、前述した従来の不具合を解消し、該同一回動軸を軸受けする軸受部のシール性を高めることができるとともに、耐久性を向上させることができるという優れた効果がある。
【００５５】
特に、請求項２の発明によれば、上記保持部材を結晶性樹脂で構成することで、従来の樹脂で構成した場合に比べて、割れを防ぐことができるという優れた効果がある。また、該保持部材を樹脂の成形品とすることで、機械加工等で形成する場合に比べてコストを低減することができるという優れた効果もある。
【００５６】
特に、請求項３の発明によれば、上記保持部材をガラス繊維入り樹脂で構成することで、成形収縮が小さく、高精度に形成できる。これにより、上記第１、第２のシール材の弾性密封リップ内径と上記軸外径との芯ずれを防止して高いシール性を得ることができるとともに、該第１、第２のシール材の偏摩耗を防止して耐久性を向上させることができるという優れた効果がある。
【００５７】
特に、請求項４の発明によれば、金属を加工して機械的強度に優れ、高精度な保持部材を形成する。これにより、割れの発生を防止するとともに、シール性と耐久性とを向上させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】軸受シール構造の断面図。
【図３】（ａ）はパドルの正面図。（ｂ）は矢視Ａ方向からみた側面図。
【図４】画像形成装置用現像装置の軸受シール構造の拡大断面図。
【図５】他の実施形態に係る軸受シール構造の断面図。
【図６】さらに他の実施形態に係るパドルの断面図。
【図７】パドルを玉軸受けを用いた軸受けによって軸受けした状態を示す断面図。
【図８】さらに他の実施形態に係る、すべり軸受によってパドルを軸受けした状態を示す断面図。
【図９】駆動入力側に玉軸受を用いた軸受を設け、反対側にすべり軸受を用いた構成を示す図。
【図１０】従来の軸受シール構造の一例を示す図。
【図１１】（ａ）は、両端に軸が圧入されている従来のパドルを示す断面図。
（ｂ）は、不具合を説明するための図。
【符号の説明】
１０ 現像装置
１３ パドル
１６ 軸受
１７ 軸受ケース
１８ 玉軸受
１９ 第１のＧシール
１９ａ 第１のＧシールのリップ
２０ 第２のＧシール
２０ａ 第２のＧシールのリップ
２３ パドル軸
２３ａ パドル軸の基部
２３ｂ パドル軸の先端部
２５ グリスが封入される空間
２６ グリス
２８ すべり軸受
２９ 軸受ケース
２９ａ すべり軸受部
３０ パドル
３１ 羽根部材本体
３２、３３ フランジ
３４ パドル軸（貫通軸）
３４ａ、３４ｂ 軸の端部
Claims (4)
- 攪拌部材を有する画像形成装置の現像装置であって、
前記攪拌部材の軸外周に接触してシールする弾性密封リップを有する第１、第２のシール材を軸受部に設け、前記第１、第２のシール材の弾性密封リップと、前記第１、第２のシール材を保持する保持部材の内周面と、前記軸外周面とで形成される密閉空間を埋める程度の量のグリスを前記空間に封入した軸受シール構造を備え、前記軸は、軸受部で支持される基部と、Ｅリングが固定されるＥリング溝と、Ｅリング溝と基部との間にＥリング溝に向かって傾斜したテーパ状の連結部とを有し、かつ、前記攪拌部材を貫通する１本の貫通軸で構成されており、前記軸受シール構造を、前記貫通軸の両端部を回動可能に保持する軸受部に用いることを特徴とする現像装置。 - 請求項１の現像装置において、
上記第１、第２のシール材を保持する保持部材は結晶性の樹脂で構成されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項１又は２の現像装置において、
上記第１、第２のシール材を保持する保持部材はガラス繊維入りの樹脂で構成されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項１の現像装置において、
上記第１、第２のシール材を保持する保持部材は金属で構成されていることを特徴とする現像装置。
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