JP5656009B2 - 現像装置、及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は電子写真方式の画像形成装置の現像装置に関するものであり、具体的には、現像剤を撹拌、搬送するためのスクリュの軸受部に関するものであって、反発磁力によって、磁性体である現像剤が軸受及び軸受部に設けられた軸封部に侵入して凝集することを効果的に低減するために、軸封部のシール部材近傍に現像剤が流入することを効果的に防止するものである。

電子写真方式の画像形成装置の現像機における現像方式であって、磁性体からなるキャリアとトナーが含まれた現像剤により感光体上の潜像を現像する２成分現像方式において、現像機内で現像剤の搬送、撹拌を行うために現像機内には複数のスクリュを備えている。これらのスクリュには、画像形成装置の印刷速度や印刷領域の広さに応じて、現像剤の必要量を現像機内に供給し、搬送し撹拌する能力を備えていることが必要である。印刷領域が大きくなると必要な現像領域が増え、それに伴い必要な現像剤の供給量が多くなる。また、印刷速度が高速になると、現像領域にある現像ローラへの単位時間当たりの供給量が増えるので、これに伴って前記スクリュによる現像剤の供給量、搬送量、撹拌量が多くなることになる。

前記スクリュの搬送・撹拌性能の安定性を向上させるために、その軸受に現像剤が侵入してトナーが凝集し、固着して現像機の駆動抵抗を増加させる等の不都合を生じることのないように、シール部材を２つ組み合わせ、その間にグリスを封入して、現像剤の軸受への侵入に対するシール性能を高くした軸受部が公知である（特許文献１参照）。

なお、前記シール部材は具体的にはトナーをシールする目的のものであり、Ｇシール（断面Ｇ型のリップシール）であるが、断面Ｕ型、Ｖ型のリップシールなどのシール部材も同等なものとして使用可能である（本特許では以下これをＧシールと記載する）。

特許文献１の前記軸受と軸封部とによる軸受部の構造は図８に示すとおりであり、パドルの軸２３の軸受（具体的には転がり軸受）１８と軸封部１６とによるものであり、軸封部１６は２つのＧシール１９、２０を備えている。搬送スクリュ（以下、単に「スクリュ」とも記載する。）側にある第１のＧシール１９のリップ１９ａと、軸受１８側にある第２のＧシール２０のリップ２０ａと、軸受１７の内周面と、パドル軸２３の基部２３ａとで形成される空間２５ａにグリス２６が封入されており、さらに、第２のＧシール２０のリップ２０ａと、軸受１８と、軸受１７の内周面と、パドル軸２３の基部２３ａとで形成される空間２５ｂにグリス２６が封入されている。前記空間２５ａが第１のＧシール１９と第２のＧシール２０との間にあり、空間２５ｂが軸受１８に近い位置に設けた第２のＧシール２０と軸受１８との間にある。

現像装置の側板１０ａに対して右側が現像装置の内部であり、左側が現像装置の外部である。そして、パドル軸２３の先端部２３ｂの先端にギア付きのジョイント（図示せず）を取り付け、当該ジョイントを介して現像駆動モータを連結している。

第１のＧシール１９と第２のＧシール２０との間の空間２５ａに封入されているグリス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のリップとの摺動面を潤滑して摩擦熱の発生を低減し、仮に第１のＧシール１９を通過して侵入した現像剤があった場合でもグリスにて現像剤を捕捉し以降の領域への侵入を防止する。そしてまた、第２のＧシール２０と軸受１８の間の空間２５ｂにもグリス２６が封入されており、同様の潤滑作用、シール作用を奏する。

以上の従来例の軸封部１６では、第１のＧシール１９に現像剤が侵入すると、当該Ｇシール１９とパドル軸２３との摺動部でトナーの凝集体が微小に生成してしまい、これが現像剤に混入し、現像ローラに供給されることがあり、次のように画像品質が損なわれることになるという問題がある。すなわち、画像密度が高いような印刷パターンにおいては現像された領域において凝集体を含むトナー層が転写される際に、感光体と中間転写体の間や、中間転写体と最終被転写媒体（この場合は紙となる）に凝集体が介在すると、当該凝集体によってその周囲におけるトナーの転写が阻害され、その結果、前記凝集体周囲でのトナー付着量が少なくなり、凝集体周りの微小領域で印刷濃度が薄くなって印刷画質が損なわれる。

また、近年の画像形成装置は非常に高速化や高機能化しており、このために、印刷速度や印刷領域の広さに応じて現像機内に必要とされる現像剤量が非常に多くなり、したがって、スクリュの大きな搬送能力や撹拌能力が必要になっている。また、印刷領域が大きくなることによって現像領域が増大し、このため、必要な現像剤の供給量が多くなる。そして、単位時間当たりの現像剤供給量が増えると、現像機内を流通する現像剤の流量が増加し、その結果、軸封部１６のＧシール１９に及ぼす現像剤の圧力が高くなってくるという課題がある。

そのため、より軸封部に現像剤が侵入しにくい構成にする必要がある。例えば、特許文献２には、現像剤の圧力を低減する緩衝板が記載されており、特許文献３には、軸受の部分に進入しようとする２成分現像剤の移動を阻止する磁性体プレートが記載されている。また、このものには磁石リングが記載されており、これは磁性体リングをシート状磁石と対向させて配置することで両部材間に磁力線が密に形成させることが記載されている。

また、特許文献４及び特許文献５に、軸受に現像剤が進入することを防止するために磁性体リング（磁石部材）を設けたことが記載されている。そして、特許文献５に、逆巻きスクリュが記載されている。

しかしながら、特許文献２及び３の構成では、画像形成装置が高速になるにつれ、これらの従来技術に挙げられた構成では現像剤が軸受に侵入することを十分に防ぐことは難しい。

また、特許文献４及び５の構成では、磁石リングはスクリュと磁力線で現像剤をシールさせているため、摩擦熱による影響が避けられないという課題がある。
いずれの構成においても主たる現像剤のシール効果は現像剤自身が行っており、特に特許文献４及び５のように、磁力によってトラップした現像剤をシール媒体（シール現像剤と呼ぶ）として利用することは、現像剤が他部位と修道することになり、この結果、現像剤中のトナーとキャリアの分離を生じる。トナーとキャリアの分離が過度に進行すると、磁力の影響を受けないトナーのみが、シール現像剤の周囲に蓄積され続け、圧縮負荷を受け、凝集することも起き得る。

そこで、本発明の目的は、電子写真方式の画像形成装置の現像装置におけるスクリュの軸受部において、フランジ側に設けられた同一面が同一磁極に着磁されたシート状磁石と、軸受部側に設けられた同一面が同一磁極に着磁されたシート状磁石を、お互いに同一極が対抗するように備えることにより、軸受部近傍、特にスクリュ軸近傍の軸封部へ現像剤が侵入することを効果的に防止し、良好な画質を得ることが可能な現像装置を提供する。

本発明の請求項１に係る現像装置は、前記問題点にかんがみ、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を撹拌しながら搬送するスクリュを備えるとともに、前記スクリュを囲むハウジングを備え、前記スクリュの軸であるスクリュ軸の両端において該スクリュ軸を支持する軸受部を備え、電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置において、前記スクリュの端部と前記軸受部との間において前記スクリュ軸に円盤状のフランジを備え、該フランジの前記スクリュ軸の方向と直交する面の前記軸受部と対向する側にシート状磁石を備え、前記シート状磁石は表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁され、前記軸受部の周囲には、表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁されたシート状磁石が備えられ、前記軸受部に備えられた前記シート状磁石の前記フランジと対向する側の磁極を、前記フランジ側に備えられたシート状磁石の、前記軸受部と対向する側の磁極と同磁極としてなり、前記シート状磁石は前記スクリュ軸から遠い外側から前記スクリュ軸の中心方向に向けて磁力が強くなるように磁力分布が形成されていることを特徴とするものである。

また本発明の請求項２に係る現像装置は、請求項１に記載の現像装置において、前記スクリュは前記軸受部へ向かう方向に搬送力を発生させ、前記スクリュと前記フランジとの間に前記スクリュと反対方向に搬送力を発生させる補助スクリュを備えていることを特徴とする。

また本発明の請求項３に係る現像装置は、請求項１または２に記載の現像装置において、前記スクリュは前記軸受部から遠ざかる方向に搬送力を発生させ、前記スクリュと前記フランジとの間に前記スクリュと同方向に搬送力を発生させる補助スクリュを備えていることを特徴とする。

また本発明の請求項４に係る現像装置は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を撹拌しながら搬送するスクリュを備えるとともに、前記スクリュを囲むハウジングを備え、
前記スクリュの軸であるスクリュ軸の両端において該スクリュ軸を支持する軸受を有する軸受部を備え、
電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置において、
前記スクリュの端部と前記軸受部との間において前記スクリュ軸に円盤状のフランジを備え、
該フランジの前記スクリュ軸の方向と直交する面の前記軸受部と対向する側にシート状磁石を備え、
前記シート状磁石は表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁され、
前記軸受部の周囲には、表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁されたシート状磁石が備えられ、
前記軸受部に備えられた前記シート状磁石の前記フランジと対向する側の磁極を、前記フランジ側に備えられたシート状磁石の、前記軸受部と対向する側の磁極と同磁極としてなり、
前記軸受部が備える前記軸受と前記軸受部に備えられた前記シート状磁石との間に位置する前記スクリュ軸の周囲に、前記スクリュ軸に接触シーリングされた軸封部を有することを特徴とする。

また本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１から４のいずれかに記載の現像
装置を備えたことを特徴とする。

本発明に係る現像装置においては、軸受部近傍に反発磁界を形成して磁性体である現像剤の侵入を防ぐことが可能となり、また現像剤への負荷が少なく画像不良の発生することない安定した機械動作を得ること、あるいは軸封部に現像剤の侵入を効果的に防止することで、良好な画質を得ることが可能になる。

電子写真式画像形成装置の全体構成図 現像機の現像剤の流れを示す説明図 本実施例の構成の断面図 本実施例の図３とは異なる別の構成の断面図 スクリュ端部の軸受に従来の軸封部を採用した比較例の断面図 図３、図４の実施例の、図５の構成に対する効果の比較結果を示す図 図３の実施例１における、現像剤の凝集の有無を確認した試験結果を示す図 従来の軸受装置の断面図である。

本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態では、電子写真式画像形成装置に用いられる現像装置における軸受、すなわち、磁性体トナーを含む現像剤を搬送するためのスクリュ軸端部にある軸受の保護に関する構成に特徴を有する。

要するに、スクリュ端部に備えられたフランジと、当該フランジに貼り付けられたシート状磁石を備え前記シート状磁石は表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁され、さらに軸受部と、軸受部にも貼り付けられたシート状磁石を備え、前記シート状磁石は表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁され、前記軸受部においてシート状磁石を備えており、前記軸受部に備えられたシート状磁石も表が同一磁極に着磁され、前記フランジと対向する側の磁極は、フランジ側に備えられた磁石と同磁極となっている。

そして、フランジ側に備えられたシート状磁石と、軸受部側に備えたシート状磁石の間の領域では反発磁界が形成され、磁性体であるキャリアを含む現像剤は、反発磁界が形成されたフランジと軸受部の間の領域では、この領域から押し出されるような磁力を受けるため、現像剤が非常に入り込みにくくなる。

これにより軸受、または軸封部への現像剤の入り込みや、これらの周囲に対する現像剤の流れ込みを効果的に防ぐことができる。

すなわち、軸受部近傍に反発磁界を形成することにより、磁性体である現像剤の侵入を防ぐことが可能となり、また従来のような現像剤自体を摺動摩擦するようなシール方式ではないため、現像剤への負荷が少なく画像不良の発生することない安定した機械動作を得ることができ、もしくは、軸封部に現像剤の侵入を効果的に防止することで、良好な画質を得ることが可能になる。

また、特に反発磁界の強さを軸中心に近いほど強くすることで、もともと現像剤が侵入困難な領域になっている軸受部とフランジ部の間の領域においても特に軸受や軸封部へ現像剤が移動することが困難になるため、より効果的に現像剤の流れ込みを防止することが可能になる。

また、軸受部とフランジが存在する領域であるスクリュ端部において、補助スクリュの働きにより現像剤の流れが特に疎となるため、より効果的に軸受部への現像剤の流れ込みを防止することが可能になる。

さらに、軸封部により現像剤が軸受に入り込むことを防止できるため、仮に現像剤が軸受部に流れ込みむような事象があったとしても現像装置が停止することなく動作することが可能になる。

＜画像形成装置全体＞
本発明の実施例を説明する前に、その背景となる画像形成装置全体の構成について説明する。
図１において、５０は画像形成装置としてのプリンタ、５１ｙはイエロー色の画像を作像する作像部、５１ｍはマゼンタ色の画像を形成する作像部、５１ｃはシアン色の画像を形成する作像部、５１ｋは黒色の画像を形成する作像部、５２は前述の４色の画像が一時的に転写される中間転写体、各色の作像部は４色とも同様の構成となっている。代表例としてイエロー色作像部５１ｙについて説明すると、５３は画像情報に基づいた露光光Ｌを感光体ドラム５４上に照射する露光部、５４は像担持体としての感光体ドラム、５６は感光体ドラム５４上に形成された静電潜像を現像する現像装置、５８は感光体ドラム５４上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する１次転写部、５９は感光体ドラム５４上の未転写トナーを回収するクリーニング部、６１〜６３は転写紙等の被転写材Ｐが収納された給紙部、６４は被転写材（印刷用紙）Ｐ上の未定着トナーを定着させる定着部、９０はクリーニング部５９や２次転写部６０で回収された廃トナーを収納する廃トナーボトル、１はトナーボトルである。

次いで、プリンタ５０における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、作像部５１ｙにて、画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部５３（書込部）に送信される。そして、露光部５３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、感光体ドラム５４上に向けて発せられる。

一方、感光体ドラム５４は、図中の反時計方向に回転しており、まず、帯電部５５との対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部５５で帯電された感光体ドラム５４表面は、露光光Ｌの照射位置に達する。そして、この位置で画像情報に対応した静電潜像が形成される。その後、潜像が形成された感光体ドラム５４表面は、現像装置５６との対向部に達する。そして、現像装置５６によって、感光体ドラム５４上の潜像が現像される。詳しくは、現像装置５６内のトナーは、トナーホッパ（図には省略されている）から供給されたトナーとともに、撹拌ローラによってキャリアと混合される。そして、摩擦帯電したトナーは、キャリアとともに現像ローラ上に供給される。その後、現像ローラ上に担持されたトナーは、ドクターブレードの位置を通過した後に、感光体ドラム５４との対向位置に達する。そして、その対向位置で、トナーは、感光体ドラム５４表面に形成された静電潜像に付着する。

なお、トナーホッパから供給されるトナーは、現像装置５６内のトナーの消費に伴い、現像装置５６内に適宜に供給されるものである。現像装置５６内のトナーの消費は、感光体ドラム５４に対向する光センサ（トナー濃度センサ、図示略）によって間接的に検出される。

その後、現像装置５６で現像された感光体ドラム５４表面は、１次転写部５８との対向部に達する。そして、この位置で、中間転写体５２上に感光体ドラム５４上のトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム５４上には、中間転写体５２に転写されない未転写トナーがわずかに残存する。そして、１次転写部５８を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム５４表面は、クリーニング部５９との対向部に達し、感光体ドラム５４に当接するクリーニングブレードにより、未転写トナーがクリーニング部５９内に回収される。なお、クリーニング部５９で回収されたトナーは、廃トナーとして、廃トナー搬送経路（図示略）を経て廃トナーボトル９０に向けて搬送される。

クリーニング部５９を通過した感光体ドラム５４表面は、除電部（図示略）に達し、ここで感光体ドラム５４表面の電位が除去されて、一連の作像プロセスを終了する。そして、イエロー色作像部５１ｙにて作像されたトナー像は中間転写体５２に転写される。同様にして、中間転写体５２は複数色からなるカラー画像を形成するために、マゼンタ色作像部５１ｍ、シアン色作像部５１ｃ、黒色作像部５１ｋからも各々の色のトナー像を転写される。そして、複数色からなるカラートナー像が中間転写体５２に形成された後に、トナー像は中間転写体５２によって２次転写部６０に搬送される。

一方、２次転写部６０に搬送される被転写材Ｐは、次のように動作する。
まず、プリンタ５０の複数の給紙部６１、６２、６３のうち、１つの給紙部が自動または手動で選択される。例えば、上段の給紙部６１が選択されると、給紙部６１に収納された被転写材Ｐの１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。その後、搬送経路Ｋを通過した被転写材Ｐは、レジストローラの位置に達し、被転写材Ｐは、中間転写体５２上のトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、２次転写部６０に向けて搬送される。

そして、転写工程後の被転写材Ｐは、２次転写部６０の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着部６４に達する。そして、この位置で、被転写材Ｐ上の未定着トナー像が熱と圧力とによって定着される。その後、定着工程後の被転写材Ｐは、出力画像としてプリンタ５０から排出される。このようにして、一連の画像形成プロセスが完了する。

＜現像剤の流れ＞
次いで、図２を参照して、現像装置５６における現像剤の流れを説明する。
現像装置５６の内部にはトナーとキャリアからなる現像剤を搬送し撹拌する搬送部材（スクリュ）と、現像剤を画像形成領域に供給して静電潜像を現像する機能を備えた現像部を備えている。図中の矢印によって現像剤の搬送経路、すなわち流れを示している。

供給スクリュ７１内の現像剤は、図２に示すＡ端側からＢ端側に搬送され、供給スクリュ７１から現像ローラ７４に供給される。供給スクリュ７１内の現像剤の大部分は現像ローラ７４に供給されるが、現像ローラ７４に供給されずに余分となった一部が回収スクリュ７２に搬送される。

現像ローラ７４は内部に強磁性の磁性体を備えており、その周囲に磁性体とは非接触な非磁性材料で形成されたスリーブを備えている。そして、このスリーブは表面に微小な凹凸を備えており、回転することによって現像剤を現像部に搬送する。現像部で現像に用いられた現像剤は回収スクリュ７２に回収される。回収スクリュ７２は図２におけるＡ端側からＢ端側に現像剤を搬送しつつ現像ローラ７４からの余剰の現像剤を回収し、Ｂ端において撹拌スクリュ７３に受け渡す。
なお、前記撹拌スクリュ７３は現像剤の循環を考えた場合、必ず一定周期毎にすべての現像剤をＢ端からＡ端にかけて通過搬送するものであり、トナー補給やトナー濃度の検知手段が備えられている。

供給スクリュ７１、回収スクリュ７２、撹拌スクリュ７３はいずれも回転しており、現像剤を軸方向に搬送するので、内部の現像剤が流動する。単位時間当たりの印刷量が多く求められるプリンタにおいては、必然的に現像機５２内で単位時間に現像に使用する現像量が多くなり、さらに必然的に現像剤の単位時間の搬送能力も必要となるため、搬送部材たるスクリュの回転軸（スクリュ軸）の回転速度が高速になる。スクリュの回転軸はその端部が転がり軸受で支持されているが、高速回転しても支障がない（摩擦熱による発熱、回転抵抗の増大など）ように、軸受及びその軸封部を工夫する必要がある。

＜スクリュの端部における軸受周りの構造＞
次いで、図３を参照して、スクリュの端部における軸受周りの構造例を説明する。
本構造例はスクリュ８０によって現像剤が軸受部７６に向けて搬送され、軸受部７６の近くの排出口から排出される（矢印Ｄ）ものであって、スクリュ８０で搬送された現像剤が軸受部７６に向かって押し寄せる構造になっているものに、本発明を適用した例である。

また本例の軸受部７６は、図８に示した従来例における軸受部と同じ構造のものであり、軸受７８と軸封部８５（Ｇシール８３ａ、８３ｂによる軸封部）を備える。
図２に示す現像装置の供給スクリュ７１、回収スクリュ７２、撹拌スクリュ７３の各々スクリュ端部においてはスクリュ８０の終端に補助スクリュ（実施例では逆搬送スクリュ）８１を備え、その先にフランジ（円盤）７５を備えている。フランジ７５はスクリュ８０の軸がフランジ７５の中心を通るように配置されている。フランジ７５は軸封部８５へ向かう現像剤の流れに対する遮蔽板であり、その外周とハウジング８２の内面の間は接触しておらず、隙間がある。

図３に示すスクリュ端部における現像剤搬送方向は矢印Ｃの方向であり、この場合、矢印Ｄの搬送経路方向を通して隣接するスクリュへ現像剤を受け渡す。補助スクリュ８１の搬送方向は矢印Ｅ方向であり、これによって、スクリュ８０による矢印Ｃ方向の現像剤の流れを反対方向に押し戻し、これによって現像剤がフランジ７５へ勢いよく衝突するのを回避し、軸受部７６に向かって勢いよく流れ込みむことを防止している。なお、この実施例の補助スクリュ８１の螺旋ピッチはスクリュ８０よりも小さい。このピッチが小さいほどその矢印Ｅ方向への搬送速度は低速であるが、搬送力を受ける機会は多いので、軸受部７６まで現像剤が到達する機会を低減でき、軸受部７６近辺における現像剤の流入を解消することができる。

さらにこのフランジ７５はスクリュの軸と直交する面かつ軸受部７６と対抗する側にシート状磁石７７ｆを備えている。このシート状磁石７７ｆと及びフランジ７５の外周との間に小さなギャップｇがあり、このギャップｇの大きさは１ｍｍである。

フランジ７５はスクリュ８０に一体であり当然ながら同速度で回転しており、スクリュ８０で矢印Ｃ方向に現像剤が搬送され、矢印Ｄ方向に排出されている。この状態で、スクリュ８０側から軸受部７６への現像剤の流れがフランジ７５に衝突し流れが止められ、さらにギャップ部分ｇにてフランジ側に設けられえたシート状磁石７７ｆの磁力によって現像剤が捕捉され、現像剤自身による現像剤シールが形成される。さらに軸受部７６側にもフランジ側に設けられたシート状磁石７７ｆと対抗するようにシート状磁石７７ｈが備えられており、シート状磁石間は狭い距離ｄに設定されている、本構成ではｄは１ｍｍである。これにより、すなわち、フランジ７５が遮蔽板の働きをした上で、フランジ側に設けられたシート状磁石の外周部分であるギャップｇで現像剤シールが形成され、現像剤の流入を防ぎ、さらには、フランジ側に設けられたシート状磁石７７ｆと、軸受部側に設けられた磁石７７ｈの間に形成される反発磁界により、磁性体である現像剤にとっては、フランジ７５と軸受部７６の間の領域は疑似的に非常に圧力の高い領域になり、流入や堆積が非常に困難な領域となる。

また、シート状磁石の磁力分布を特にスクリュ軸側（中心方向）に近づくにしたがってい高くすることにより、同じように反発磁界を生むフランジ７５と軸受部７６の間の領域においても、仮に現像剤がこの領域に侵入してしまうようなことがあっても、フランジの内周部から外周部に向かう方向への磁力変化にしたがってって現像剤は外周部へ押し出される力が働くため、同一磁力の強さにしておく場合よりも、特に軸封部８５に近い領域をさらに現像剤が流入しづらい領域に設計することができる。同一磁力分布の場合は、この領域に現像剤が入りづらくすることは設計できるが、入ってしまった場合には、中心方向に向かうか、外周方向に向かうかは意図して制御できない。

以上のように、軸受部７６の軸封部８５に加えて、フランジ７５、フランジ側に備えたシート状磁石７７ｆによる現像剤による現像剤自身のシール効果が付加され、さらに２つの磁石シート７７ｆと７７ｈによって形成された反発磁界領域を備えることよって、軸受部近傍に現像剤が流れ込みみづらく堆積しづらい軸受シール装置１１０が構成されている。

ちなみに、従来技術として、磁石体をスクリュ軸端近傍の外周に設けて現像剤を磁気的に捕捉し現像剤シールを形成する技術が知られているが、このような従来技術では、仮に、これをＧシール８３（８３ａ、８３ｂ）と併用した場合、磁石体によって磁気的に捕捉された現像剤がスクリュ軸に直接触れることになり、同じくスクリュ軸に対するＧシール８３の摺動摩擦に起因する摩擦熱の影響を強く受けることになり、その結果、磁気的に捕捉された現像剤が長時間高熱にさらされ、そのトナーが凝集するといいう不具合を生じる可能性がある。これに対して、実施例のようにフランジ７５の外周に磁気的に捕捉された現像剤によるシールを形成する場合は、熱源であるＧシール８３の、スクリュ軸との摺動部近傍に現像剤が集積されることがないから、前記のような問題は生じない。

他方、現像剤にはキャリアとトナーが含まれているが、これらは大きな負荷を与えられると、いずれもその性質が劣化してしまう傾向がある。このような劣化を生じさせないためには、回転する物体（例えばスクリュ８０やフランジ部７５）と止まっている物体（例えばハウジング８２）との間においては、ギャップは大きい方がよい。他方、現像剤が軸封部８５の第１のＧシール８３ａ近傍に侵入しないようにするためには前記ギャップｇは狭い方がよい。以上のようなことから、前記ギャップの大きさはほぼ０．８〜２ｍｍ前後が好ましい。ギャップｇが小さ過ぎると現像剤への負荷が大きく、大き過ぎると、現像剤をシールとして機能させることができない。

さらに本実施例では、現像剤シールを突破した現像剤があるとしても、反発磁界の形成された領域ｄには現像剤は非常に侵入しづらくなっているため、軸受部近傍では現像剤が捕捉されて、軸が回転することによる発熱の影響を受けない。現像剤は強い摺擦を受けると現像剤中に含まれるトナーが分離してしまうという現象が生じることがある、分離したトナーだけが堆積することにより、トナーの凝集体を作ってしまう可能性もある。

本実施例では、反発磁界により現像剤が摺擦しないようなシール構成を備えているため、このような課題に対しても有利となっている。

＜現像剤凝集の確認試験＞
本実施例において、フランジ７５外周のギャップｇを０．４〜２．０ｍｍの範囲で数段階に違えて設定し、プリンタの印刷を行い確認した、その結果について、「凝集体による印刷不具合の発生があるか」と「反発磁界領域ｄに現像剤が流入しているか」を観察した。その結果は図７のとおりである。なお、凝集体の発生の有無は印刷中に白抜けとして不具合が生じるか否かで確認し、また、現像剤に対するシール効果は、実際に動作終了後に装置を分解して、現像剤が溜まっているかを調査した。この調査により良好と判断されるものは、多少の現像剤の飛散によるスクリュ軸端部の汚れがあるものでも、そのスクリュ軸端部の地肌部分が確認できる状態であった。

次いで、図４を説明する。
図４は、軸受部７６の近傍において現像剤が投入され（矢印Ｄ’）これがスクリュ８０’で軸受部７６から遠ざかる方向（矢印Ｆ）に搬送されるもので、図３とはそのスクリュの搬送方向が反対方向であって現像剤の流れの経路が相違している。スクリュは剤の流れを生じさせる能力を持っていて、流れには上流と下流があり、図３は流れの下流、図４は流れの上流に相当する部分になる。そして、図４では、補助スクリュ８１による搬送方向がスクリュ８０’による搬送方向が一致している。

＜比較例＞
図５は従来のスクリュに特許文献１の軸受部を単純に適用した例である。
この従来例における軸受部７６は、軸受７８と軸封部８５（第１のＧシール８３ａ、第２のＧシール８３ｂによる軸封部）を備えており、矢印Ｄ’方向からハウジング８２に投入された現像剤がスクリュ８０’によって矢印Ｆ方向に搬送され、軸受部７６のｇシール８３から遠ざける方向に押しやられる。

印刷速度が高速であるなどのために、単位時間当たり投入量が増大すると、スクリュ８０’によるＦ方向の搬送速度が高速になる。そして、この場合は、スクリュ軸の回転速度が高速になり、第１、第２のＧシール８３ａ、８３ｂのリップとの摺擦による摩擦熱の発生が顕著であるので、第１のＧシール８３ａとスクリュ８０の軸端部との摺動部に現像剤が進入するとトナーの凝集が生じる可能性が高くなり、凝集したトナーの混入により、印刷画質の低下を生じる可能性が高くなる。

他方、図５では、矢印Ｄ’方向から多量に現像剤が流入すると、軸受部７６近傍に現像剤が堆積してしまい、第１のＧシール８３ａに現像剤が侵入する可能性が高くなる。

なお、例えば、図５の構成（すなわち、特許文献１に記載の構成）に、現像剤の流れの流路を遮断し現像剤が勢いよく流れ込みまないようにするためのフランジ７５及び円形のフランジ側のシート形状であるシート状磁石７７ｆのみを設けたのみの構成も考えられるが、まだ十分に現像剤が軸受に侵入するのを防ぐことができない。また、図５の構成（特許文献１に記載の構成）に、現像剤の流れの流路を遮断し現像剤が勢いよく流れ込みまないようにするためのフランジ７５及び円形のシート形状であるシート状磁石７７ｆのみを設けた構成に加えて、この搬送スクリュ８０の軸受部に近い部分のピッチを狭くする（例えば、図３でいえば符号８１のようにスクリュの搬送方向が他の個所と異なり反対になっているところのピッチを狭くする）構成については、現像剤をシールすることはできるが、最終的には軸受部７６との現像剤の摺擦が防げない上に、やはりシャフト近傍に現像剤をシール材として保持することとなり望ましくない。そのため、フランジ側にシール状磁石７７ｆと、軸受部側７６に軸受部側シール状磁石７７ｈを設けて、軸受部７６とフランジ７５の間の領域ｄを反発する磁界が存在する状態にすることで、強力な現像剤押し出し力を形成することができ、現像剤が軸受に十分に侵入することを防ぐことができる。

５６：現像装置
７１：供給スクリュ
７２：回収スクリュ
７３：撹拌スクリュ
７４：現像ローラ
７５：フランジ
７６：軸受部
７７：シート状磁石
７８：軸受
７９：磁性体リング
８０：スクリュ
８１：補助スクリュ
８２：ハウジング
８３：Ｇシール
８３ａ：第１のＧシール
８３ｂ：第２のＧシール
８５：軸封部

特開２００４−２２６６９５号公報 特開２００３−９１１５７号公報 特開平１１−７１９５号公報 特開２００３−１６２１４６号公報 特開平３−２５１８８２号公報

Claims (5)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を撹拌しながら搬送するスクリュを備えるとともに、前記スクリュを囲むハウジングを備え、
   前記スクリュの軸であるスクリュ軸の両端において該スクリュ軸を支持する軸受部を備え、
   電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置において、
   前記スクリュの端部と前記軸受部との間において前記スクリュ軸に円盤状のフランジを備え、
   該フランジの前記スクリュ軸の方向と直交する面の前記軸受部と対向する側にシート状磁石を備え、
   前記シート状磁石は表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁され、
   前記軸受部の周囲には、表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁されたシート状磁石が備えられ、
   前記軸受部に備えられた前記シート状磁石の前記フランジと対向する側の磁極を、前記フランジ側に備えられたシート状磁石の、前記軸受部と対向する側の磁極と同磁極としてなり、
   前記シート状磁石は前記スクリュ軸から遠い外側から前記スクリュ軸の中心方向に向けて磁力が強くなるように磁力分布が形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記スクリュは前記軸受部へ向かう方向に搬送力を発生させ、前記スクリュと前記フランジとの間に前記スクリュと反対方向に搬送力を発生させる補助スクリュを備えていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２に記載の現像装置において、
   前記スクリュは前記軸受部から遠ざかる方向に搬送力を発生させ、前記スクリュと前記フランジとの間に前記スクリュと同方向に搬送力を発生させる補助スクリュを備えていることを特徴とする現像装置。
4. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を撹拌しながら搬送するスクリュを備えるとともに、前記スクリュを囲むハウジングを備え、
   前記スクリュの軸であるスクリュ軸の両端において該スクリュ軸を支持する軸受を有する軸受部を備え、
   電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置において、
   前記スクリュの端部と前記軸受部との間において前記スクリュ軸に円盤状のフランジを備え、
   該フランジの前記スクリュ軸の方向と直交する面の前記軸受部と対向する側にシート状磁石を備え、
   前記シート状磁石は表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁され、
   前記軸受部の周囲には、表が同一磁極に着磁され、裏が表とは反対の磁極に着磁されたシート状磁石が備えられ、
   前記軸受部に備えられた前記シート状磁石の前記フランジと対向する側の磁極を、前記フランジ側に備えられたシート状磁石の、前記軸受部と対向する側の磁極と同磁極としてなり、
   前記軸受部が備える前記軸受と前記軸受部に備えられた前記シート状磁石との間に位置する前記スクリュ軸の周囲に、前記スクリュ軸に接触シーリングされた軸封部を有することを特徴とする現像装置。
   
5. 請求項１から４のいずれか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。