JP6186902B2 - 軸受け構造及びそれを用いた現像装置 - Google Patents

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Description

本発明は軸受け構造及びそれを用いた現像装置に関するものである。
例えば、複写機やプリンター等の画像成形装置は、感光体ドラムや現像ローラ、クリーニングローラ、定着ローラ、トナー搬送スクリューおよび用紙搬送ローラ等のように、軸線まわりに回転する回転部材を多く備えている。このため、回転部材の軸部の端部は、回転部材を軸線まわりに回転自在に支持する軸受構造が形成されている。軸受構造は、ハウジングの壁部に凹部を設け、この凹部に軸部の端部を受けるように回転自在に挿入したものである(例えば、特許文献1参照)。
また、画像成形装置は、感光体ドラム表面に形成された静電潜像を各色トナー(現像剤)で現像してトナー画像とする現像装置を備えている。この現像装置は、図7に示すように、ハウジング1280内に現像剤を撹拌するスクリュー軸1281を備えている。スクリュー軸1281の軸受構造は、ハウジング1280の軸受凹部1283にスクリュー軸1281の軸端部を挿入するとともに、軸受凹部1283の開口はゴムシールGSで覆われている場合が多い。このように、軸受凹部1283をゴムシールGSでシールすることにより、現像剤が軸受凹部1283内に侵入するのを防止している。
特開2010-2578号公報
前記軸受凹部1283をゴムシールGSでシールした場合、図8に示すように、ゴムシールGSが劣化してシール性が弱くなり、スクリュー軸1281との間に隙間ができる。このため、ゴムシールGSとスクリュー軸1281との隙間から現像剤がゴムシールGSの内側に侵入することとなるが、侵入した現像剤は、ゴムシールGSの外側には出難く軸受凹部1283内で滞留しやすい。軸受凹部1283内に溜まった現像剤は、外部からの熱やスクリュー軸1281の回転による熱で凝集しやすくなる。また、スクリュー軸1281の振れが大きいと、軸受1283との接する面が大きくなるため、現像剤の凝集の度合いも高くなる。凝集した現像剤が軸受凹部1283内に滞留した状態を維持すると、現像剤はスクリュー軸1281や軸受凹部1283内面に固着する。このような現像剤の固着は、スクリュー軸1281の回転トルクが上がり、軸折れなどの危険性が高まる原因となっている。
前記のような問題を解消すべく、現像剤が軸受凹部1283内に溜まらないように常時循環させるには、ゴムシールGSを外すことが望ましく、コストの面においても利点がある。しかしながら、ゴムシールGSを外すためには、軸受凹部1283に現像剤が侵入した状態でも、現像剤が滞留せず直ぐにハウジング内に戻り、尚且つ、凝集の発生を抑えられる状態にしなければならない。
そこで、本発明は、軸端部周辺の現像剤等の粉体の流れを円滑に循環させ、凝集物の発生を抑制することができる軸受構造及びそれを用いた現像装置を提供することを課題とする。
本発明は、回転部材の軸部の端部を、円筒状に窪んだ軸受凹部に挿入して、前記回転部材を回転自在に支持する軸受構造を有する現像装置であって、前記軸部における前記軸受凹部の開口周縁部と対向する外周に溝を形成し、前記軸受凹部の開口周縁部と前記軸部との間に、流通空間を形成した軸受構造を、現像剤を撹拌するスクリュー部材の軸受けに用いたことを特徴とする。ここで、流通空間とは、軸受け機能を発揮するために軸受凹部と軸部との軸受部分に生じている隙間(空間)よりも大きく、軸受凹部内に侵入する現像剤等の粉体が流れやすく設定された空間をいう。
前記本発明は、前記回転部材の軸部に形成された溝が、軸長手方向に所定の長さを有しており、前記軸受凹部の開口周縁部が、前記溝の長さの中央に位置する軸受構造を、現像剤を撹拌するスクリュー部材の軸受けに用いたことにある。
前記本発明は、前記軸受凹部の開口周縁部に、前記軸部の軸方向中央に向かって拡径する傾斜面を形成し、前記軸受凹部の開口周縁部と前記軸部との間に流通空間を形成した軸受構造を、現像剤を撹拌するスクリュー部材の軸受けに用いたことにある。
以上のように、前記軸受凹部の周縁部と前記軸部との間に、流通空間を形成したことにより、軸受凹部内に滞留しやすい現像剤等の粉体は、軸受凹部外に出やすくなるとともに、軸受と回転部材との摩擦を減少して軸受部分の凝集物を減少できる。
前記本発明は、前記回転部材の軸部の端部における前記軸受凹部の開口周縁部と対向する外周に溝が軸周方向に連続して形成され、前記軸受凹部の開口周縁部と前記軸部との間に流通空間を有する軸受構造を、現像剤を撹拌するスクリュー部材の軸受けに用いたことにある
本発明は、軸受に溜まる現像剤等の粉体を滞らすことなく円滑に循環させることができ、また、凝集物の発生を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例であるカラープリンターの全体構成図である。 本発明の実施形態に係る現像器の概略図である。 軸端部に溝を有する現像器の軸受構造を示す概略断面図である。 軸受にテーパー面を有する現像器の軸受構造を示す概略断面図である。 軸端部に溝を有し軸受にテーパー面を有する現像器の軸受構造を示す概略断面図である。 軸端部にテーパー面を有する現像器の軸受構造を示す概略断面図である。 従来の現像器の軸受構造を示す概略断面図である。 従来の現像器の軸受構造を示す概略断面図である。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1は、画像形成装置の一例であるタンデム型デジタルカラープリンター(以下、単に「プリンター」という)10の全体構成図である。プリンター10は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト12を備えている。中間転写ベルト12は、半導電性材料からなり、3つのローラ14,16,18の外周部に支持されて矢印A方向に回転駆動される。
中間転写ベルト12の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色トナーにそれぞれ対応する4つの作像ユニット(作像手段)20Y,20M,20C,20Kが中間転写ベルト12に沿って並んで配置されている。
各作像ユニット20Y,20M,20C,20Kは、感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kをそれぞれ有している。各感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kの周囲には、その回転方向に沿って順に、感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kの表面を均―帯電させる帯電器24Y,24M,24C,24Kと、均―帯電した感光体ドラム表面に各色画像データに応じて露光することにより静電潜像を形成するプリントヘッド部26Y,26M,26C,26Kと、感光体ドラム表面に形成された静電潜像を各色トナーで現像してトナー画像とする現像装置28Y,28M,28C,28Kと、中間転写ベルト12を挟んで各感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kに対向する位置に中間転写ベルト12の内側に接触してそれぞれ設けられ、感光体ドラム表面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト12上に一次転写するための―次転写ローラ(一次転写部材)30Y,30M,30C,30Kと、一次転写後に感光体ドラム表面に残留するトナーを回収してクリーニングするクリーナー32Y,32M,32C,32Kとがそれぞれ配置されている。プリントヘッド部26Y,26M,26C,26Kは、感光体ドラムの軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のLEDから構成されている。
中間転写ベルト12のローラ18で支持された部分の外側には、二次転写ローラ(二次転写部材)34が圧接されている。二次転写ローラ34と中間転写ベルト12との接触部が転写領域36になっている。二次転写ローラ34は、図示しない退避機構により中間転写ベルト12と非接触となる位置へ退避可能になっている。
一次転写ローラ30Yには、電源(図示省略)により、一次転写電圧V1が印加される。また、他の一次転写ローラ30M,30C,30Kについても、同様に一次転写電圧V1が印加される。この一次転写電圧V1の作用により、各作像ユニット20Y,20M,20C,20Kの感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kの表面に形成された各色トナー画像が静電的に引き付けられて、中間転写ベルト12上に一次転写されるようになっている。
また、二次転写ローラ34は電源により二次転写電圧V2が印加され、中間転写ベルト12の支持ローラ18は接地されている。この二次転写電圧V2の作用により中間転写ベルト12上に形成されたトナー画像は、後述するように転写領域36に搬送されてきた用紙に静電的に引き付けられて二次転写されるようになっている。
中間転写ベルト12のローラ16で支持された部分には、クリーニングブラシ41が圧接されている。このクリーニングブラシ41は、二次転写後に中間転写ベルト12上に残留するトナーを掻きとって廃トナーボックス40内に回収するためのものである。クリーニングブラシ41もまた、二次転写ローラ34と同様に、図示しない退避機構により中間転写ベルト12と非接触となる位置へ退避可能になっている。プリンター10に下部には、給紙カセット42が着脱可能に配置されている。給紙カセット42内に積載収容された用紙Sは、給紙ローラ44の回転によって最上部のものから1枚ずつ搬送路46に送り出されることになる。
搬送路46は、給紙カセット42から、タイミングローラ対48のニップ部、二次転写領域36、および定着ユニット50を通って排紙トレイ11まで延びている。タイミングローラ対48は、給紙カセット42から送られてきた用紙Sを、中間転写ベルト12上の画像と同期をとって転写領域36に給紙するためのものである。
タイミングローラ対48近傍には、タイミングセンサ52が配置されている。タイミングセンサ52は、給紙カセット42から搬送路46へ送り出された用紙Sの先端がタイミングローラ対48でニップされたことを検出するためのものである。給紙センサ52により用紙Sの先端が検出されると、タイミングローラ対48はその回転を一旦停止し、その後、中間転写ベルト12上のトナー画像と同期をとって用紙Sを転写領域36に搬送する。
また、タイミングローラ対48の一方のローラ48aに対向して紙厚センサ54が配置されている。紙厚センサ54は、タイミングローラ対48に用紙先端がニップされたときの前記ローラ48aの移動量を検知するもので、これにより用紙が普通紙であるか、厚みのある厚紙またはOHPシートであるかを判別できる。
定着ユニット50は、一対のローラ56,58に支持されて矢印B方向に回転駆動される定着ベルト60と、この定着ベルト60を介してローラ56に圧接されて矢印方向に従動回転する定着ローラ62を備えており、トナー画像が二次転写された用紙が通過する定着ベルト60と定着ローラ62とのニップ部が定着領域64となっている。定着ベルト60は、図示しないヒーターにより加熱されている。
現像装置28Y、28M、28C、28Kは、ハウジング283内に2つのスクリュー281,282を備えた現像装置である。図2に、現像器の概略図を示す。現像装置28Y、28M、28C、28Kの基本構成は、一般的に周知なものを例示するため、その具体的な説明は省略する。現像装置28Y、28M、28C、28Kは、感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kの周囲に配置されており、現像ローラ280と、撹拌スクリュー281と、供給スクリュー282等の構成部品が、ハウジング283に保持されてなるものである。ハウジング283内部には現像剤(トナーとキャリアを含む二成分現像剤)が収容されている。
現像ローラ280は、その表面に現像剤を担持しつつ回転して、現像位置において感光体ドラム上の静電潜像に現像剤を供給して、静電潜像を顕像化する。撹拌スクリュー281は、軸部としての回転軸281aの周囲に螺旋状の羽根281bが形成されてなるスクリュー部材である。供給スクリュー282は、回転軸282aの周囲に螺旋状の羽根282bが形成されてなるスクリュー部材で、現像ローラ280の表面に現像剤を供給する。なお、図2において、現像剤の流れを矢印で示す。
撹拌スクリュー281および供給スクリュー282の両端部は、ハウジング283に回転自在に支持されている。撹拌スクリュー281および供給スクリュー282の一端部は、回転のための動力が伝達される。撹拌スクリュー281および供給スクリュー282の他端部は、ハウジング283に軸受を介して回転自在に支持されている。図3は、撹拌スクリュー281の軸受構造を示す概略断面図である。なお、供給スクリュー282の軸受構造も撹拌スクリュー281の軸受構造と同様であるため、供給スクリュー282の説明を省略する。
ハウジング283の壁面は、軸受凹部283aを備えている。軸受凹部283aは、壁面から窪んだ円径の円筒形状に形成され、撹拌スクリュー281の回転軸281aの端部が回転自在に挿入されている。なお、回転軸281aと軸受凹部283aとの間は、所定の公差による若干の間隙が形成されている。
回転軸281aの外周には、溝281cが軸周方向に連続して形成されている。溝281cの軸長手方向の長さ寸法Lは、所定の長さ寸法に設定されており、軸受凹部283aの開口周縁283bが溝281cの中央に位置するようになっている。すなわち、回転軸281aにおける283aの開口周縁部と対向する外周に溝281cを形成することにより、軸受凹部283aの開口周縁部と回転軸281aとの間に現像剤の流通を容易にする環状の流通空間285を形成している。なお、流通空間285の開口面積は、現像剤の種類等により適宜設定可能である。
次に、以上の構成からなるプリンター10の動作について説明する。外部装置(例えばパソコン)からプリンター10の画像信号処理部(図示せず)に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用LEDドライブ回路に伝達する。
このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像ユニット20Y,20M,20C,20Kのプリントヘッド部26Y,26M,26C,26Kを発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部26Y,26M,26C,26Kの順にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
各感光体ドラム22Y,22M,22C,22K上に形成された静電潜像は、各現像装置28Y,28M,28C,28Kによりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。
そして、各色のトナー画像は、正極性の一次転写電圧が印加された各一次転写ローラ30Y,30M,30C,30Kの作用により、矢印A方向に移動する中間転写ベルト12上に順次重ね合わせて一次転写される。
このようにして中間転写ベルト12上に形成された重ね合わされた各色トナー画像は、中間転写ベルト12の移動にしたがって転写領域36に達する。そして、重ね合わされた各色トナー画像は、一次転写電圧と同極性の二次転写電圧が印加された二次転写ローラ34の作用により、給紙カセット42から搬送路46に送り出されてタイミングローラ対48の駆動により転写領域36を通過する用紙Sに一括して二次転写される。なお、二次転写後に中間転写ベルト12上に残留するトナーは、正極性のクリーニング電流が印加されたクリーニングブラシ41の作用により廃トナーボックス40回収される。
トナー画像が二次転写された用紙Sは、搬送路46を通って定着ユニット50に送られ、そこで定着領域64を通過することにより、トナー画像が用紙Sに加熱定着される。そして、用紙Sは排紙トレイ11に排出される。
カラー画像形成動作はこのようにして行われるが、モノクロ画像の場合には入力されたモノクロ画像データに基づき作像ユニット20Kだけが動作して中間転写ベルト12上にブラックトナー画像が形成される。その後は同様に、ブラックトナー画像は転写領域36で用紙Sに二次転写され、定着ユニット50で加熱定着されて、用紙Sが排紙トレイ11に排出される。
また、現像装置28Y、28M、28C、28Kにおいて、撹拌スクリュー281および供給スクリュー282は、回転しながら現像剤を撹拌および搬送する。このとき、現像剤は、流通空間285を通って、撹拌スクリュー281および供給スクリュー282を軸支している軸受凹部283a内にそれぞれ侵入することとなる。軸受凹部283aと両方のスクリュー281、282との間に、流通空間285を設けているため、流通空間285に入った現像剤は動き易くなる。この結果、現像剤は、流通空間285を介して滞留することなく軸受凹部283aから容易に出ることとなり、現像剤の滞留を防止するこができる。
また、現像剤の滞留を防止するこができることから、現像剤の凝集も抑制できる。しかも、現像剤が軸受凹部283a内で固着し難くなり、また、流通空間285は、凝集物の原因となっているスクリュー軸281と軸受283との摩擦を減らす役割も担っており、軸折れ等の危険も防止できる。また、凝集物が発生すると、凝集物が現像剤に混入するため、画像に白斑点が発生する問題がある。本実施の形態は、凝集物の発生を抑制しているため、白斑点が発生も防止することが可能となる。
図4は、軸受にテーパー面283cを有する撹拌スクリュー281の軸受構造を示す概略断面図である。図4に示す軸受構造は、軸部(回転軸281a)に溝を形成することなく、軸受凹部283aの開口周縁部にテーパー面(傾斜面)283cを形成している。テーパー面283cは、開口周縁部に面取りを行うことにより形成され、現像剤が軸受凹部283aから出る方向(軸方向中央)に向けて拡径している。このように、軸受凹部283aの開口周縁部に、回転軸281aの軸方向中央に向かって拡径するテーパー面283cを形成することにより、軸受凹部283aの開口周縁部と回転軸281aとの間に流通空間285を形成している。従って、軸受凹部283aに侵入した現像剤は、流通空間285を介して滞留することなく軸受凹部283aから容易に出ることとなり、現像剤の滞留を防止できる。
図5は、軸端部に溝281cを有し軸受にテーパー面283cを有する撹拌スクリュー281の軸受構造を示す概略断面図である。図5に示す軸受構造は、回転軸281aに溝281cを形成するとともに、軸受凹部283aにテーパー面283cを形成している。このように、溝281cとテーパー面283cの両方を備えることにより、流通空間285を設けている。従って、軸受凹部283aに侵入した現像剤は、流通空間285を介して滞留することなく軸受凹部283aから容易に出ることとなり、現像剤の滞留を防止できる。
図6は、軸端部にテーパー面281dを有する撹拌スクリュー281の軸受構造を示す概略断面図である。図6に示す軸受構造は、回転軸281aにテーパー面281dを形成している。テーパー面281dは、軸受凹部283aの内外にわたって設けられ、現像剤が軸受凹部283aから出る方向に向けて縮径している。このように、回転軸281aにおける軸受凹部283aの開口周縁部と対向する部分に、回転軸281aの軸方向中央に向かって縮径するテーパー面281dを形成することにより、軸受凹部283aの開口周縁部と回転軸281aとの間に流通空間285を設けている。従って、軸受凹部283aに侵入した現像剤は、流通空間285を介して滞留することなく軸受凹部283aから容易に出ることとなり、現像剤の滞留を防止できる。
本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、回転軸281aの溝281c、軸受凹部283aのテーパー面283cおよび回転軸281aのテーパー面281dは、軸周方向に連続している場合以外に、軸周方向に断続的に設けることも可能である。また、本実施形態は、軸受構造を現像装置28Y、28M、28C、28Kに用いた場合を例示したが、クリーニングブラシ41等の構成機器(画像形成装置以外に装置の機器を含む)の軸部の軸受に採用することも可能である。
図5に示す軸受け構造を備えた現像装置を搭載した図1に示すプリンターを用いて、回転軸281aに形成する溝281cの深さを変えて、出力される画像に白濁点があるかどうかを目視にて観察した。高温高湿環境下で、A4サイズで印字率1%のサンプル画像を7000枚耐刷し、1000枚毎に、白濁点の有無が観察しやすいシアン色のベタ画像を出力し、白濁点の数を調べた。そして、7000枚耐刷後、翌日の画像形成開始時にシアン色のベタ画像及びシアン色とイエロー色とを混色したグリーン色のベタ画像を出力し、白濁点の数を調べた。白濁点の数が0個の場合を「○」、4個以下を「△」、5個以上を「×」とした。表1に結果を示す。なお、回転軸281aは直径6mmで樹脂製の回転軸であり、溝281cの幅は10mmとした。
表1から明らかなように、溝の深さが1mmの場合は耐刷1000枚までは白濁点は4個以下で実使用上問題のないレベルであったが、耐刷2000枚になると5個以上の白濁点が発生した。溝の深さが1.2mmの場合は、耐刷5000枚までは白濁点は4個以下で実使用上問題のないレベルであった。そして、溝の深さが1.4mm,1.5mm,1.6mm,1.7mmの場合では、耐刷7000枚でも白濁点は4個以下であった。以上の結果から、回転軸に形成する溝の深さは深い方が、白濁点の発生抑制効果は高いと考えられる。なお、溝を深くすると回転軸の強度が低下するので、回転軸の直径や材質などを考慮して溝の深さは適宜決定するのが望ましい。
10 プリンター
20 作像ユニット(作像手段)
22 感光体ドラム
28 現像装置
41 クリーニングブラシ
280 現像ローラ
281 撹拌スクリュー(回転部材、スクリュー部材)
281a 回転軸(軸部)
281c 溝
281d テーパー面(傾斜面)
282 供給スクリュー(回転部材、スクリュー部材)
283a 軸受凹部
283c テーパー面(傾斜面)
285 流通空間

Claims (4)

  1. 回転部材の軸部の端部を、円筒状に窪んだ軸受凹部に挿入して、前記回転部材を回転自在に支持する軸受構造を有する現像装置であって、
    前記軸部における前記軸受凹部の開口周縁部と対向する外周に溝を形成し、前記軸受凹部の開口周縁部と前記軸部との間に流通空間を形成した軸受構造を、現像剤を撹拌するスクリュー部材の軸受けに用いたことを特徴とする現像装置
  2. 前記回転部材の軸部に形成された溝は、軸長手方向に所定の長さを有しており、前記軸受凹部の開口周縁部は、前記溝の長さの中央に位置する軸受構造を、現像剤を撹拌するスクリュー部材の軸受けに用いたことを特徴とする請求項1記載の現像装置
  3. 前記軸受凹部の開口周縁部に、前記軸部の軸方向中央に向かって拡径する傾斜面を形成し、前記軸受凹部の開口周縁部と前記軸部との間に流通空間を形成した軸受構造を、現像剤を撹拌するスクリュー部材の軸受けに用いたことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置
  4. 前記回転部材の軸部の端部における前記軸受凹部の開口周縁部と対向する外周に溝が軸周方向に連続して形成され、前記軸受凹部の開口周縁部と前記軸部との間に流通空間を有する軸受構造を、現像剤を撹拌するスクリュー部材の軸受けに用いたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の現像装置。
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