JP6284005B2 - 軸受部材、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

軸受部材、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDF

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本発明は、回転体の回転軸を軸支する軸受部材、前記軸受部材が設けられた現像装置、並びに、前記現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
画像形成装置に設けられる現像装置としては、キャリアを含まずにトナーを主成分とする一成分の現像剤を用いて潜像を現像する一成分現像方式や、磁性キャリアとトナーとを含有する二成分の現像剤を用いる二成分現像方式を採用したものが知られている。
そして、いずれの現像方式においても、現像剤担持体である現像ローラの表面上に現像剤を担持し、現像ローラが像担持体である感光体と対向する現像領域で、感光体表面上の潜像にトナーを供給することで感光体上の潜像を現像する。
特許文献1に記載の現像装置は、現像剤を収納する現像ケース内で回転軸を中心に回転することで、現像ローラ回転軸に平行な方向に現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備えている現像剤搬送部材の回転軸端部は、現像ケースに設けられた軸受部材の軸受部に回転可能に軸支されている。
軸受部材は、回転軸を回転可能に支持する軸受部を有する筒状のハウジングと、ハウジングとは別体でありハウジングの中空内部の設置部に設けられ、ハウジングの内周面と回転軸の外周面との間を封止する環状のシール部材とを備えている。
軸受部材の軸受部と現像剤搬送部材の回転軸との隙間に、現像ケースに収納された現像剤が入り込むと、回転軸や軸受部が摩耗したり、前記隙間を通って軸受部材外ひいては現像ケース外に現像剤が漏れ出したりしてしまう。これらを抑制するため、ハウジングの内周面と回転軸の外周面との間をシール部材で封止して、シール部材よりも軸受部側に現像剤が進入するのを防止している。
しかしながら、ハウジングとは別体のシール部材を、ハウジングの中空内部の設置部に圧入して取り付けたとしても、ハウジングの設置部とシール部材との間には若干のあそびがあり、微小な隙間が生じる。この隙間に入り込んだ現像剤がシール部材よりも軸受部側に進入して、軸受部と回転軸との隙間に入り込んでしまい、上述したのと同様の問題が生じ得る。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ハウジングの内周面と回転軸の外周面との間を封止するシール部材とハウジングの設置部との隙間に現像剤が入り込むのを抑制できる軸受部材、前記軸受部材を備えた現像装置、並びに、前記現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、回転体の回転軸を回転可能に支持する軸受部を有するハウジングと、前記ハウジングの中空内部に圧入されて設けられ、該ハウジングの内周面と前記回転軸の外周面との間を封止する第一シール部材とを備え、現像剤を収納する現像ケースに設けられる軸受部材において、前記ハウジングの軸線方向で前記第一シール部材を挟んで前記軸受部とは反対側に、前記ハウジングと前記第一シール部材との隙間を塞ぐ第二シール部材を設け、前記第一シール部材は、複数本の繊維が植毛された平板状部材を環状に成形したものであり、前記平板状部材の周方向における両端の合わさり目の隙間を塞ぐ位置に、前記第二シール部材が位置することを特徴とするものである。
以上、本発明によれば、ハウジングの内周面と回転軸の外周面との間を封止するシール部材とハウジングとの隙間に現像剤が入り込むのを抑制することができるという優れた効果がある。
軸受部材の軸線方向の断面図。 実施形態に係る複写機の概略構成図。 現像装置の断面図。 現像装置の斜視図。 現像装置内における回収スクリュ及び攪拌スクリュの軸方向一端側の拡大図。 (a)軸受部材を軸線方向一端側から見た斜視図、(b)軸受部材を軸線方向他端側から見た斜視図。 軸受部材の分解図。 (a)環状に成形する前の第一シール部材の斜視図、(b)環状に成形する前の第一シール部材の側面図。 環状に成形した第一シール部材の斜視図。 キャップ部材を取り外した状態の軸受部材を、軸線方向で第二シール部材側から見た模式図。 ハウジングに対して軸線方向に第一シール部材が出っ張った状態を示した図。 ハウジングに対して軸線方向に第一シール部材が凹んだ状態を示した図。 回転軸と接触する領域を有する第二シール部材を設けた軸受部材の軸線方向の断面図。 構成例2に係る軸受部材の分解図。 構成例2に係る軸受部材の軸線方向の断面図。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の潜像担持体である感光体ドラムが並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機(以下、単に「複写機」という)の第一の実施形態について説明する。
図2は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機はプリンタ部100、これを載せる給紙装置150、プリンタ部100の上に固定されたスキャナ300などを備えている。また、このスキャナ300の上に固定された原稿自動搬送装置400なども備えている。
プリンタ部100は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を形成するための4組のプロセスカートリッジ18Y,M,C,Kからなる画像形成ユニット20を備えている。各符号の数字の後に付されたY,M,C,Kは、イエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示している(以下同様)。
プロセスカートリッジ18Y,M,C,Kは、ドラム状の感光体である感光体ドラム2、帯電器、現像装置200、ドラムクリーニング装置、除電器などを一体化させ、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成した作像装置である。
なお、感光体ドラム2、帯電器、現像装置200、ドラムクリーニング装置、除電器などをプロセスカートリッジ18として一体化させずに、それぞれ別個で画像形成装置本体に組み付けて作像装置を構成してもよい。
プロセスカートリッジ18Y,M,C,Kの他には、光書込ユニット21、中間転写ユニット17、二次転写装置22、レジストローラ対49、ベルト定着方式の定着装置25などが配設されている。
光書込ユニット21は、図示しない光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体ドラムの表面にレーザ光を照射する。
以下、イエロー用のプロセスカートリッジ18について説明する。
帯電手段たる帯電器によって、感光体ドラム2Yの表面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体ドラム2Yの表面には、光書込ユニット21によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。すると、照射部(露光部)の電位が減衰する。この減衰により、感光体ドラム2Y表面にY用の静電潜像が形成される。形成されたY用の静電潜像は現像手段たる現像装置200Yによって現像されてYトナー像となる。
Y用の感光体ドラム2Y上に形成されたYトナー像は、後述の中間転写ベルト60に一次転写される。一次転写後の感光体ドラム2Yの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
Y用のプロセスカートリッジ18Yにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体ドラム2Yは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ18M,C,Kについても同様である。
次に、中間転写ユニット17について説明する。
中間転写ユニット17は、中間転写ベルト60やベルトクリーニング装置90などを有している。また、張架ローラ64、駆動ローラ65、二次転写バックアップローラ66、4つの一次転写バイアスローラ62Y,M,C,Kなども有している。
中間転写ベルト60は、張架ローラ64を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ65の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。
4つの一次転写バイアスローラ62Y,M,C,Kは、それぞれ中間転写ベルト60の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。
また、中間転写ベルト60をその内周面側から感光体ドラム2Y,M,C,Kに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体ドラム2Y,M,C,Kと一次転写バイアスローラ62Y,M,C,Kとの間に一次転写電界が形成される。
Y用の感光体ドラム2Y上に形成された上述のYトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト60上に一次転写される。このYトナー像の上には、M,C,K用の感光体ドラム2M,C,K上に形成されたM,C,Kトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト60上には多重トナー像たる4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
中間転写ベルト60上に重ね合わせ転写された4色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録体たる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト60の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ65との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置90によってクリーニングされる。
次に、二次転写装置22について説明する。
中間転写ユニット17の図中下方には、2本の張架ローラ23a,23bによって紙搬送ベルト24を張架している二次転写装置22が配設されている。
紙搬送ベルト24は、少なくとも何れか一方の張架ローラ23の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。
張架ローラ23aは、中間転写ユニット17の二次転写バックアップローラ66との間に、中間転写ベルト60及び紙搬送ベルト24を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット17の中間転写ベルト60と、二次転写装置22の紙搬送ベルト24とが接触する二次転写ニップが形成されている。
そして、この張架ローラ23aには、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット17の中間転写ベルト60上の4色トナー像を中間転写ベルト60側から張架ローラ23a側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。
後述のレジストローラ対49によって中間転写ベルト60上の4色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた4色トナー像が二次転写せしめられる。
なお、このように張架ローラ23aに二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
複写機本体の下部に設けられた給紙装置150には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット44が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。
それぞれの給紙カセット44は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ42を押し当てている。そして、給紙ローラ42を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路46に向けて送り出される。
給紙カセット44から送り出された転写紙を受け入れる給紙路46は、複数の搬送ローラ対47と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対49とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対49に向けて搬送する。レジストローラ対49に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対49のローラ間に挟まれる。
一方、中間転写ユニット17において、中間転写ベルト60上に形成された4色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記二次転写ニップに進入する。
レジストローラ対49は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて4色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト60上の4色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。
このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト24の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト24上から定着装置25に送られる。
定着装置25は、加熱ローラ28と駆動ローラ29との2本のローラによって定着ベルト26を回転可能に張架しており、定着ベルト26を介して加熱ローラ28に向けて押圧される加圧ローラ27も備えている。
定着ベルト26と加圧ローラ27とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト24から受け取った転写紙をここに挟み込む。
加熱ローラ28の内部に図示しない熱源を有しており、この熱源の発熱によって定着ベルト26を加熱する。加熱された定着ベルト26は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。そして、定着ニップでの加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。
定着装置25内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けたスタック部57上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。
図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置400の原稿台30上セットされる。
ただし、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス32上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置400が開かれ、スキャナ300のコンタクトガラス32が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置400によって片綴じ原稿が押さえられる。
本複写機は、複写機内の各機器の制御を司るCPU等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。
上述したように原稿がセットされた後、図示しない操作表示部のコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ300による原稿読取動作がスタートする。
ただし、原稿自動搬送装置400にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置400がシート原稿をコンタクトガラス32まで自動移動させる。
原稿読取動作では、まず、第一走行体33と第二走行体34とがともに走行を開始し、第一走行体33に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第二走行体34内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ35を通過した後、読取センサ36に入射される。読取センサ36は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ18Y,M,C,K内の各機器や、中間転写ユニット17、二次転写装置22、定着装置25がそれぞれ駆動を開始する。
そして、読取センサ36によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット21が駆動制御されて、各感光体ドラム2Y,M,C,K上に、Y,M,C,Kトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト60上に重ね合わせ転写された4色トナー像となる。
また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置150内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ42の1つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク43内に多段に収容される給紙カセット44の1つから転写紙が送り出される。
送り出された転写紙は、分離ローラ45で1枚ずつ分離されて給紙路46に進入した後、搬送ローラ対47によって二次転写ニップに向けて搬送される。
このような給紙カセット44からの給紙に代えて、手差しトレイ51からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ50が選択回転せしめられて手差しトレイ51上の転写紙を送り出した後、手差し分離ローラ52が転写紙を1枚ずつ分離してプリンタ部100の手差し給紙路53に給紙する。
本複写機は、2色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合には、中間転写ベルト60をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体ドラム2Y,M,C,Kを接触させる。
これに対し、Kトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト60を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をY,M,C用の感光体ドラム2Y,M,Cから離間させる。
そして、4つの感光体ドラム2Y,M,C,Kのうち、K用の感光体ドラム2Kだけを図中反時計回りに回転させて、Kトナー像だけを作像する。この際、Y,M,Cについては、感光体ドラム2だけでなく、現像装置200も駆動を停止させて、感光体ドラム2や現像剤の不要な消耗を防止する。
図3は現像装置200の断面図を示したものであり、図4は現像装置200の斜視図である。
この現像装置200では、内部に現像剤を収容するための内部空間が形成され、現像ローラ表面の一部を感光体ドラム2に対向させるための開口部が設けられた現像ケース3内で現像剤が一方向に循環するOD現像方式を採用している。
現像剤は攪拌スクリュ5によって図面奥方向へ向かって搬送され、突き当りで持ち上げられて供給スクリュ6によって手前へと搬送される。現像ローラ1は供給スクリュ6によって搬送されてきた現像剤を汲み上げて、不図示の現像剤規制部材により現像剤量を規制した後、感光体ドラム2上の潜像に現像剤中のトナーを付着させて潜像を現像する。現像に使用された後の現像剤は、回収スクリュ4によって回収されて、また攪拌スクリュ5へと循環する。
次に、本実施形態に係る複写機に設けられた現像装置200の特徴部について説明する。
[構成例1]
図5は、現像装置200内における回収スクリュ4及び攪拌スクリュ5の軸方向一端側の拡大図である。本構成例の現像装置200では、現像ローラ1、回収スクリュ4、攪拌スクリュ5及び供給スクリュ6それぞれの回転軸両端部が、現像ケース3に設けられた軸受部材70に回転可能に軸支されている。
なお、現像ローラ1、回収スクリュ4、攪拌スクリュ5及び供給スクリュ6それぞれの各回転軸1a,4a,5a,6aは、ステンレス鋼製の金属軸であって軸径がφ6[mm]である。
以下、本構成例では、攪拌スクリュウ5の回転軸5aを軸受部材70によって軸支したものを例に挙げて説明するが、他の回転軸1a,4a,5a,6aを軸受部材70で軸支した場合も同様であるため、その説明は省略する。
図6(a)は軸受部材70を軸線方向一端側から見た斜視図であり、図6(b)は軸受部材70を軸線方向他端側から見た斜視図である。また、図7は、軸受部材70の分解図である。図1は、軸受部材70の軸線方向の断面図である。
軸受部材70は、ハウジング71、キャップ部材72、玉軸受73、第一シール部材74、及び、第二シール部材75などによって構成されている。
ハウジング71は円筒形状でありハウジング71の中空内部には、軸受部材70を現像装置200に設置した際に現像装置外側にあたる軸線方向外側端部に、軸受部として内径がφ6[mm]の玉軸受73が設けられている。
ハウジング71には、内部に玉軸受73が挿入される軸受挿入部71aが設けられており、その軸受挿入部71aよりも現像装置内側には、第一シール部材74が圧入される設置部71bが設けられている。この設置部71bは円筒形状であり、設置部71bの外周部71cにはキャップ部材72の円筒形の側壁部72aが嵌めこまれる。
キャップ部材72は円筒形状であり、ハウジング71の設置部71bの外周部71cが嵌めこまれる円筒形の側壁部72aを有している。キャップ部材72には、現像装置200の内側の設置部71bを覆う覆い部72bが存在する。この覆い部72bは、略中央に開口72cが設けられており、その開口72cに回転軸5aが挿入される。また、覆い部72bの開口72cは、回転軸5aには接触しない程度の径を有している。
キャップ部材72は、ハウジング71の外周部71cに設けられた係合突起71dと、キャップ部材72の側壁部72aに設けられた係合穴部72dとが係合することによって、ハウジング71に取り付けられる。第二シール部材75は、ハウジング71の現像装置内側の縁と、キャップ部材72の覆い部72bとの間に存在する。
軸受部材70を組み立てる際には、軸受挿入部71aに玉軸受73を挿入し、現像装置200の内側に向いている方から、順に設置部71bに第一シール部材74を圧入し、第二シール部材75をハウジング71の現像装置内側の縁に貼り付ける。その後、キャップ部材72をハウジング71に取り付けることで、軸受部材70が組み立てられる。
なお、ハウジング71内に玉軸受73を設けるのではなく、回転軸5aがハウジング71の軸受部を構成する摺擦面を摺擦しながら回転するすべり軸受を設ける構成を採用してもよい。
一方、ハウジング71の中空内部において、軸受部材70を現像装置200に設置した際に現像装置内側にあたる軸線方向内側の端部に設けられた円筒状の設置部71bには、軸受部材70とは別体である環状の第一シール部材74が圧入されて設置されている。
図8(a)は環状に成形する前の第一シール部材74の斜視図であり、図8(b)は環状に成形する前の第一シール部材74の側面図である。図9は環状に成形した第一シール部材74の斜視図である。
図8(a)や図8(b)に示すように第一シール部材74は、幅4[mm]の細長い平板状のアルミニウム基板74a上に装着された織布74bに、複数本の繊維74cをブラシ状に植毛したものである。そして、それを図9に示すように、アルミニウム基板74aよりも繊維74cが内側となるよう丸めて環状に成形している。
ハウジング71の第一シール部材74が設置される設置部71bの内径は、φ10±0.05[mm]である。アルミニウム基板74aの長手方向の寸法は、第一シール部材74を環状にしてハウジング71の設置部71bに設置した際に、アルミニウム基板74aの両端の合わさり目の隙間が0[mm]より大きく0.6[mm]より小さくなるような寸法である。
また、第一シール部材74の複数本の繊維74cは、環状の第一シール部材74の中空内部に挿入された回転軸5aの外周面に十分に密に接触するような長さや密度で、アルミニウム基板74aに装着された織布74b上に植毛されている。これにより、繊維先端が回転軸5aの外周面と接触し、ある程度の接触面を確保すれば、ゴム製のシール部材を回転軸5aに接触させる場合よりも回転軸5aとの摺動負荷が低減し、低トルク化を図りつつシール性を持たせることができる。
ここで、複写機などの画像形成装置では、近年更なる省エネルギー化が求められているが、それには画像形成装置において最も電力を消費する定着装置の必要電力を低減することが必須である。定着装置では、トナー像を溶融させるために熱を発生させて加熱ローラを100[℃]〜200[℃]程度の定着温度に加熱し、定着ニップに転写紙を通過させて転写紙上のトナー像を熱と圧力とによって定着させている。
定着装置の省電力化のため、加熱ローラ自体の熱容量低減、放熱の抑制など複数の手段がとられているが、その中でも効果的なのはトナー加熱温度の低減である。すなわち、溶融点の低いトナーを用いることで、定着温度を下げ、加熱ローラの加熱に必要な熱量を低減する。そのために、溶融点の低いトナーの開発が競って進められている。
しかし、溶融点の低いトナーはすなわち、外部からの熱や圧力によって軟化しやすいため、定着装置以外でストレスを受けると凝集体が生じたり、あるいは完全に溶融して装置内に固着して様々な不具合を起こしたりすることがある。特に現像装置内では、現像剤が攪拌搬送されながら循環し続けているため、現像装置の温度上昇に追従して現像剤中のトナーの温度も上昇しやすい。
現像装置内では、特に各スクリュや現像ローラの回転軸両端部を軸支する軸受部材での発熱が問題となることが多く、軸受部材の発熱により生じた凝集体が現像領域まで搬送されると、画像上黒い斑点状の異常画像となる。
また、生じた凝集体のサイズによっては、現像ローラと現像剤規制部材との間に挟まり、その部分の現像剤が現像領域まで搬送されなくなるため、画像上に白いスジとなって現れる。さらには、現像剤中のトナーが完全に固着してしまうと、軸受部材が固着物によってロックされ、現像装置の駆動自体を停止させてしまうこともある。軸受部材での発熱は、そこで使用されるシール部材の摺動負荷によるものが大きい。
そのため、本構成例の第一シール部材74を軸受部材70に用いることで、回転軸5aとの摺動負荷を低減し、その分、軸受部材70での発熱を抑えることが可能となる。
また、軸受部材70においては、ハウジング71の内周面と回転軸5aの外周面との間を第一シール部材74で封止して、第一シール部材74よりも玉軸受73側に現像剤が進入するのを抑えている。これにより、玉軸受73と回転軸5aとの隙間に現像剤が入り込んで、玉軸受73や回転軸5aが摩耗したり、前記隙間を通って軸受部材70外ひいては現像ケース外に現像剤が漏れ出したりするのを抑制することが可能となっている。
なお、第一シール部材74としては、アルミニウム基板74a上に装着された織布74b上に繊維74cが植毛されたものを環状に成形して用いることに限るものではない。すなわち、アルミニウム等の金属や弾性のある樹脂やゴムなどの基材上に、繊維や織布や不織布を貼り付けたものを環状に成形した第一シール部材74を用いても良い。
さらに、回転軸5aとの摺動負荷を低減させる第一シール部材74としては、例えば、弾性のあるマグネットシートを幅数ミリに渡って切断し、それを環状に成形したものを用いても良い。これは、環状に成形したマグネットシートの内周面に、二成分現像剤内の磁性キャリアが磁力によって引き付けられて穂立ちした磁気ブラシによって現像剤をシールすることができる。そして、回転軸5aの外周面には磁力により穂立ちした磁気ブラシが接触することになるので、回転軸5aとの摺動負荷を低減させることができる。
図10は、キャップ部材72を取り外した状態の軸受部材70を、軸線方向で第二シール部材75側から見た模式図である。
本構成例では、ハウジング71に第一シール部材74を取り付けた後に、その上から第一シール部材74とは別体である環状の第二シール部材75を取り付ける。
本構成例の軸受部材70では、ハウジング71に第一シール部材74を圧入するため、第一シール部材74が設置される部分におけるハウジング71の内径には、若干のあそびがある。そのため、ハウジング71(設置部71bの内面)と第一シール部材74の外周面との間には微小な隙間が生じ得る。そして、このような微小な隙間がハウジング71(設置部71bの内面)と第一シール部材74との間にあると、その隙間に現像剤が入り込み、前記隙間を通り抜けた現像剤が軸受部材70外に、ひいては現像装置200外に漏れ出してしまうおそれがある。
そこで、図1や図10に示すように、ハウジング71(設置部71bの内面)と第一シール部材74の外周面との隙間G1を軸受部材70の軸線方向で第二シール部材75によって塞ぐように、ハウジング71に取り付けられた第一シール部材74の上から第二シール部材75を取り付ける。より具体的には、第二シール部材75の軸線方向の面が、設置部71bの内面と第一シール部材74の外周面とをまたがるように貼着することで前記間隙G1を塞ぐ。
これにより、前記隙間G1に現像剤が入り込むのを第二シール部材75によって抑え、現像剤が軸受部材70外に、ひいては現像装置200外に漏れ出してしまうのを抑制している。
さらに、本構成例では、図10に示すように、第一シール部材74の周方向における両端の合わさり目の隙間G2も、第二シール部材75で塞ぐことができる。より具体的には、第二シール部材75の軸線方向の面が、環状にした第一シール部材74の両端をまたぐように貼着する。
ここで、第一シール部材74は、繊維74cが植毛された織布74bを装着されたアルミニウム基板74aを環状に曲げて成形した際に、アルミニウム基板74aの両端の合わさり目などに隙間ができてしまうことが避けられない。
そのため、本構成例の軸受部材70においては、図10に示すように、第一シール部材74の周方向における両端の合わさり目の隙間G2を塞ぐ位置に、第二シール部材75を位置させて、前記隙間G2を第二シール部材75で塞いでいる。
これにより、軸受部材70の軸線方向で前記隙間G2に現像剤が入り込むのを抑えられ、シール性を向上させることができ、前記隙間G2と通って現像剤が第一シール部材74よりも玉軸受73側に進入するのを抑制することができる。
第二シール部材75の材質としては、ポリウレタン等からなる弾性スポンジを用いている。第二シール部材75の内径は、回転軸5aの軸径φ6[mm]より大きいφ7[mm]である。また、第二シール部材75の外径は、第一シール部材74の外径より大きく、ハウジング71からはみださないφ12[mm]であり、厚さは2[mm]である。
ハウジング71に対する第二シール部材75の取り付け方法としては、例えば、ハウジング71と第二シール部材75との間に接着テープを設けて、この接着テープにより第二シール部材75をハウジング71に貼り付けて固定する。
また、この他に、ハウジング71に対して着脱可能に設けられたキャップ部材72と、ハウジング71や第一シール部材74とで第二シール部材75を挟み込み、第二シール部材75をハウジング71や第一シール部材74に対して押し付けて固定する。これにより、ハウジング71や第一シール部材74との間で隙間が生じないように、第二シール部材75を確実に変形させて、シール性をより向上させることができる。
図11は、ハウジング71に対して軸線方向に第一シール部材74が出っ張った状態を示した図である。図12は、ハウジング71に対して軸線方向に第一シール部材74が凹んだ状態を示した図である。
部品製造時における寸法誤差などにより、ハウジング71の円筒状の設置部71bの軸線方向における深さや、第一シール部材74の軸線方向における長さにばらつきが生じる。そのため、ハウジング71に第一シール部材74を取り付けたときに、図11や図12に示すように、ハウジング71に対して軸線方向に第一シール部材74が出っ張ったり凹んだりすることがある。
そこで、弾性スポンジからなる第二シール部材75を用い、第二シール部材75をハウジング71に取り付けたときに第二シール部材75が変形することで、ハウジング71に対して軸線方向に生じる第一シール部材74の凹凸を吸収することができる。
これにより、第一シール部材74と第二シール部材75との間に隙間が形成されるのを抑えられ、その隙間を通ってハウジング71と第一シール部材74との隙間G1や、前記合わさり目の隙間G2に、現像剤が入り込んでしまうのを抑制することができる。
なお、第二シール部材75の材質としては、ポリウレタンなどからなる弾性スポンジの他に、弾性または可撓性を有するゴム等、第一シール部材74と第二シール部材75との隙間や前記凹凸を吸収できる部材であれば良い。
[変形例1]
図13は、回転軸5aと接触する領域を有する第二シール部材75を設けた軸受部材70の軸線方向の断面図である。本変形例の軸受部材70の基本的な構成は、第二シール部材75以外の構成が構成例1の軸受部材70と同じため、その説明は省略する。
図13に示すように、本変形例の軸受部材70においては、第二シール部材75の内周面が回転軸5aと接触するように設けられている。このように、第二シール部材75の内周面を回転軸5aと接触させて設けることで、第二シール部材75を回転軸5aに接触させずに設けた場合よりもシール性を向上させることができる。
また、第二シール部材75の少なくとも回転軸5aの内周面には、摺動負荷を低減するために回転軸5aとの摩擦係数を小さくするフッ素コートなどのコーティングが施されている。これにより、第二シール部材75の少なくとも内周面に、回転軸5aとの摺動負荷を低減する表面層が設けられ、第二シール部材75と回転軸5aとの摺擦による第二シール部材75の劣化を抑制することができる。
なお、フッ素系の材質など、マイナス側の帯電系列を持ったコーティングを第二シール部材75の表面に施すことで、同じくマイナスに帯電するトナーが第二シール部材75に付着しにくくなる。そのため、第二シール部材75の表面にトナーが凝集したり固着したりするリスクを低減させることができ、トナーの凝集や固着に起因した摺動負荷を低減させることができる。
[構成例2]
図14は、構成例2に係る軸受部材70の分解図である。図15は、構成例2に係る軸受部材70の軸線方向の断面図である。構成例2の軸受部材70のハウジング71やキャップ部材72や玉軸受73などの基本的な構成は、構成例1の軸受部材70と同じため、その説明は省略する。
本構成例では、第一シール部材76として、次のようなものを用いている。すなわち、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回転軸5a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Gシール76aを、環状のホルダー76bの内周部に組み付けたものを用いている。
第一シール部材76は、ハウジング71の中空内部において、軸受部材70を現像装置200に設置した際に現像装置内側にあたる軸線方向内側の端部に設けられた円筒状の設置部に、Gシール76aを組み付けたホルダー76bを圧入することで設置される。
第一シール部材76とは別体である中空環状の第二シール部材75は、後述するようにハウジング71に設置された第一シール部材76の上から取り付ける。また、第二シール部材75の内周面が回転軸5aと接触するように設けている。このように、第二シール部材75の内周面を回転軸5aと接触させることで、第二シール部材75を回転軸5aに接触させない場合よりもシール性を向上させることができる。
第二シール部材75としては、PETシートや、ポリウレタンなどからなる弾性スポンジシートや、ロジャースイノアック製PORONシートなどを用いるのが有効である。PETシートしては、例えば、厚さ0.1[mm]前後で内径がφ5.9[mm]のものを用いればよい。PETシートとしては、例えば、厚さ2[mm]程度で内径がφ5.5[mm]のものを用いればよい。PORONシートとしては、例えば、厚さ1.5[mm]程度で内径がφ5.5[mm]のものを用いればよい。
第二シール部材75の少なくとも回転軸5aの内周面には、摺動負荷を低減するために回転軸5aとの摩擦係数を小さくするフッ素コートなどのコーティングが施されている。これにより、第二シール部材75の少なくとも内周面に、回転軸5aとの摺動負荷を低減する表面層が設けられ、第二シール部材75と回転軸5aとの摺擦による第二シール部材75の劣化を抑制することができる。
なお、フッ素系の材質など、マイナス側の帯電系列を持ったコーティングを第二シール部材75の表面に施すことで、同じくマイナスに帯電するトナーが第二シール部材75に付着しにくくなる。そのため、第二シール部材75の表面にトナーが凝集したり固着したりするリスクを低減させることができ、トナーの凝集や固着に起因した摺動負荷を低減させることができる。
ここで、本構成例の軸受部材70においては、第一シール部材76の環状のホルダー76bをハウジング71の円筒状の設置部に圧入するため、前記設置部におけるハウジング71の内径には、若干のあそびがある。そのため、ハウジング71の前記設置部の内周面と第一シール部材76のホルダー76bの外周面との間には微小な隙間が生じ得る。
そして、このような微小な隙間が第一シール部材76とハウジング71との間にあると、その隙間に現像剤が入り込み、前記隙間を通り抜けた現像剤が軸受部材70外に、ひいては現像装置200外に漏れ出してしまうおそれがある。
そこで、本構成例の軸受部材70においては、ハウジング71と第一シール部材76との隙間を軸受部材70の軸線方向で第二シール部材75によって塞ぐように、ハウジング71に取り付けられた第一シール部材76の上から第二シール部材75を取り付ける。これにより、前記隙間に現像剤が入り込むのを第二シール部材75によって抑え、現像剤が軸受部材70外に、ひいては現像装置200外に漏れ出してしまうのを抑制している。
また、上述したように、部品製造時における寸法誤差などにより、ハウジング71の円筒状の設置部の軸線方向における深さや、第一シール部材76のホルダー76bの軸線方向における長さにばらつきが生じる。そのため、ハウジング71に第一シール部材76を取り付けたときに、ハウジング71の前記軸線方向内側における端面に対して、第一シール部材76のホルダー76bが出っ張ったり凹んだりすることがある。
そこで、弾性スポンジシートなどからなる第二シール部材75を用い、第二シール部材75をハウジング71に取り付けたときに第二シール部材75が変形することで、ハウジング71の前記端面に対して第一シール部材76の凹凸を吸収することができる。
これにより、第一シール部材76と第二シール部材75との間に隙間が形成されるのを抑えられ、その隙間を通ってハウジング71と第一シール部材76との隙間に現像剤が入り込んでしまうのを抑制することができる。
また、第二シール部材75として、弾性スポンジシートなど前記凹凸を吸収できる部材を用いた場合、次のようにして、ハウジング71に対し第二シール部材75の取り付けるのが望ましい。
すなわち、ハウジング71に対して着脱可能に設けられたキャップ部材72と、ハウジング71やホルダー76bとで第二シール部材75を挟み込み、第二シール部材75をハウジング71や第一シール部材76のホルダー76bに対して押し付けて固定する。
これにより、ハウジング71や第一シール部材76のホルダー76bとの間で隙間が生じないように、第二シール部材75を確実に変形させて、シール性をより向上させることができる。
また、本構成例では、軸受部材70のハウジング71内においてゴム製の第一シール部材76よりも前記軸線方向内側すなわち現像ケース3内を循環する現像剤に接触する側に、回転軸5aに接しながらも摺動負荷の小さい第二シール部材75を設けることになる。
そのため、現像装置内部で循環する現像剤が、その搬送される力で以って直接、第一シール部材76に接触するのを抑制することができる。よって、仮に第一シール部材76と回転軸5aとの摺擦による発熱が生じても、現像剤に伝わる熱を少なくすることで、現像剤の凝集や固着の発生を低減することができる。
また、摺動負荷の小さい第二シール部材75は、現像剤の侵入を完全に防げるものではなく、一部の現像剤は第二シール部材75よりも第一シール部材76側へ侵入して凝集体が生じることもある。ところが、第二シール部材75は、こうした凝集体が再度、現像剤が循環している現像装置内部へ戻って現像に用いられ、異常画像が生じるのを抑制する効果もある。
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
攪拌スクリュ5などの回転体の回転軸5aなどの回転軸を回転可能に支持する玉軸受73などの軸受部を有するハウジング71などのハウジングと、ハウジングの中空内部に圧入されて設けられ、ハウジングの内周面と回転軸の外周面との間を封止する第一シール部材74などの第一シール部材とを備え、現像剤を収納する現像ケースに設けられる軸受部材70などの軸受部材において、ハウジングの軸線方向で第一シール部材を挟んで軸受部とは反対側に、ハウジングと第一シール部材との隙間を塞ぐ第二シール部材75などの第二シール部材を設けた。
(態様A)においては、ハウジングと第一シール部材との隙間を塞ぐように、第二シール部材を設けるので、ハウジングの内周面と第一シール部材の外周面との間に形成された隙間に現像剤が入り込むのを抑制することができる。よって、前記隙間に入り込んだ現像剤が第一シール部材よりも軸受部側に進入して、軸受部と回転軸との隙間に入り込むのを抑制することができる。よって、軸受部や回転軸が摩耗したり、軸受部と回転軸との隙間を通って軸受部材外に現像剤が漏れ出したりするのを抑制することができる。
(態様B)
態様Aにおいて、前記第一シール部材は、複数本の繊維74c繊維が植毛されたアルミニウム基板74aなどの平板状部材を環状に成形したものであり、前記平板状部材の周方向における両端の隙間G2などの合わさり目の隙間を塞ぐ位置に、前記第二シール部材が位置する。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記合わさり目の隙間に現像剤が入り込むのを抑制することができる。
(態様C)
(態様A)または(態様B)において、前記第二シール部材は環状であり、第二シール部材の内周面と前記回転軸の外周面とが接触する。これによれば、上記実施形態について説明したように、シール性を高めることができる。
(態様D)
(態様C)において、前記第二シール部材の少なくとも前記内周面に、前記回転軸との摺動負荷を低減する表面層を設けた。これによれば、上記実施形態について説明したように、第二シール部材と回転軸との摺擦による第二シール部材の劣化を抑制することができる。
(態様E)
(態様A)、(態様B)、(態様C)または(態様D)において、前記軸受部がすべり軸受である。これによれば、上記実施形態について説明したように、少ない部品点数で簡易な構成にすることができ、低コスト化を図ることができる。
(態様F)
(態様A)、(態様B)、(態様C)または(態様D)において、前記軸受部が玉軸受である。これによれば、上記実施形態について説明したように、玉軸受の負荷トルクがすべり軸受よりも小さいため、よりトルクを低減した軸受部材を提供することができる。
(態様G)
(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)または(態様E)において、前記第二シール部材は、可撓性または弾性を有した材質で構成される。これによれば、上記実施形態について説明したように、ハウジングに取り付けた第二シール部材が変形することで、ハウジングに第一シール部材と取り付けた際に生じる軸線方向の凹凸を吸収してシール性を高めることができる。
(態様H)
(態様G)において、前記ハウジングに対して前記第二シール部材を押し付けて固定するキャップ部材72などの固定部材を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、ハウジングや第一シール部材との間で隙間が生じないように、第二シール部材を確実に変形させて、シール性をより向上させることができる。
(態様I)
回転軸を中心に回転する回転体と、現像剤を収納する現像ケースと、前記回転軸を前記現像ケースに対して軸支する軸受部材とを有し、感光体ドラム2などの像担持体上の潜像に現像剤を供給して現像する現像装置200などの現像装置において、前記軸受部材として、(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)、(態様F)、(態様G)または(態様H)の軸受部材を用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、軸受部や回転軸が摩耗したり、軸受部と回転軸との隙間を通って軸受部材外ひいては現像ケース外に現像剤が漏れ出したりするのを抑制することができる。
(態様J)
(態様I)において、前記現像剤は、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤であり、キャリアとトナーとが接触することでトナーがマイナスに帯電し、トナーよりも帯電系列がマイナス側となる表面層を前記第二シール部材に設けた。これによれば、上記実施形態について説明したように、マイナスに帯電するトナーが第二シール部材に付着しにくくなり、凝集や固着のリスクを低減することができる。
(態様K)
現像装置200などの現像手段と、感光体ドラム2などの像担持体、帯電手段及びクリーニング手段より選ばれる少なくとも1以上の手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、(態様I)または(態様J)の現像装置を用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像装置などのメンテナンス性を向上させることができる。
(態様L)
感光体ドラム2などの像担持体と、前記像担持体の表面に形成された潜像を現像する現像装置200などの現像手段とを備える複写機などの画像形成装置において、前記現像手段として、(態様I)または(態様J)の現像装置を用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤が軸受部材を通って現像装置外に漏れるのを抑えて、画像形成装置内が現像剤で汚れるのを抑制することができる。
(態様M)
現像装置200などの現像手段と、感光体ドラム2などの像担持体、帯電手段及びクリーニング手段より選ばれる少なくとも1以上の手段とを一体に支持し、装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして、(態様K)のプロセスカートリッジを用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像装置などのメンテナンス性を向上させることができるとともに、現像剤が軸受部材を通って現像装置外に漏れるのを抑えて、画像形成装置内が現像剤で汚れるのを抑制することができる。
1 現像ローラ
2 感光体ドラム
3 ケーシング
4 回収スクリュ
5 攪拌スクリュ
6 供給スクリュ
17 中間転写ユニット
18 プロセスカートリッジ
20 画像形成ユニット
21 光書込ユニット
22 二次転写装置
23 張架ローラ
23a 張架ローラ
23b 張架ローラ
24 紙搬送ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 加熱ローラ
29 駆動ローラ
30 原稿台
32 コンタクトガラス
33 第一走行体
34 第二走行体
35 結像レンズ
36 読取センサ
42 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45 分離ローラ
46 給紙路
47 搬送ローラ対
49 レジストローラ対
50 手差し給紙ローラ
51 手差しトレイ
52 手差し分離ローラ
53 手差し給紙路
57 スタック部
60 中間転写ベルト
62 一次転写バイアスローラ
64 張架ローラ
65 駆動ローラ
66 二次転写バックアップローラ
70 軸受部材
71 ハウジング
72 キャップ部材
73 玉軸受
74 第一シール部材
74a アルミニウム基板
74b 織布
74c 繊維
75 第二シール部材
76 第一シール部材
76a Gシール
76b ホルダー
90 ベルトクリーニング装置
100 プリンタ部
150 給紙装置
200 現像装置
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
特開2007−58023号公報

Claims (13)

  1. 回転体の回転軸を回転可能に支持する軸受部を有するハウジングと、
    前記ハウジングの中空内部に圧入されて設けられ、該ハウジングの内周面と前記回転軸の外周面との間を封止する第一シール部材とを備え、
    現像剤を収納する現像ケースに設けられる軸受部材において、
    前記ハウジングの軸線方向で前記第一シール部材を挟んで前記軸受部とは反対側に、前記ハウジングと前記第一シール部材との隙間を塞ぐ第二シール部材を設け
    前記第一シール部材は、複数本の繊維が植毛された平板状部材を環状に成形したものであり、前記平板状部材の周方向における両端の合わさり目の隙間を塞ぐ位置に、前記第二シール部材が位置することを特徴とする軸受部材
  2. 求項1の軸受部材において、
    前記第二シール部材は環状であり、該第二シール部材の内周面と前記回転軸の外周面とが接触することを特徴とする軸受部材。
  3. 回転体の回転軸を回転可能に支持する軸受部を有するハウジングと、
    前記ハウジングの中空内部に圧入されて設けられ、該ハウジングの内周面と前記回転軸の外周面との間を封止する第一シール部材とを備え、
    現像剤を収納する現像ケースに設けられる軸受部材において、
    前記ハウジングの軸線方向で前記第一シール部材を挟んで前記軸受部とは反対側に、前記ハウジングと前記第一シール部材との隙間を塞ぐ第二シール部材を設け、
    前記第二シール部材は環状であり、該第二シール部材の内周面と前記回転軸の外周面とが接触することを特徴とする軸受部材。
  4. 請求項2または3の軸受部材において、
    前記第二シール部材の少なくとも前記内周面に、前記回転軸との摺動負荷を低減する表面層を設けたことを特徴とする軸受部材。
  5. 請求項1、2、3または4の軸受部材において、
    前記軸受部がすべり軸受であることを特徴とする軸受部材。
  6. 請求項1、2、3または4の軸受部材において、
    前記軸受部が玉軸受であることを特徴とする軸受部材。
  7. 請求項1、2、3、4、5または6の軸受部材において、
    前記第二シール部材は、可撓性または弾性を有した材質で構成されることを特徴とする軸受部材。
  8. 請求項7の軸受部材において、
    前記ハウジングに対して前記第二シール部材を押し付けて固定する固定部材を有することを特徴とする軸受部材。
  9. 回転軸を中心に回転する回転体と、
    現像剤を収納する現像ケースと、
    前記回転軸を前記現像ケースに対して軸支する軸受部材とを有し、
    像担持体上の潜像に現像剤を供給して現像する現像装置において、
    前記軸受部材として、請求項1、2、3、4、5、6、7または8の軸受部材を用いたことを特徴とする現像装置。
  10. 請求項9の現像装置において、
    前記現像剤は、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤であり、該キャリアと該トナーとが接触することで該トナーがマイナスに帯電し、
    前記トナーよりも帯電系列がマイナス側となる表面層を前記第二シール部材に設けたことを特徴とする現像装置。
  11. 現像手段と、像担持体、帯電手段及びクリーニング手段より選ばれる少なくとも1以上の手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
    前記現像手段として、請求項9または10の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  12. 像担持体と、
    前記像担持体の表面に形成された潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
    前記現像手段として、請求項9または10の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
  13. 現像手段と、像担持体、帯電手段及びクリーニング手段より選ばれる少なくとも1以上の手段とを一体に支持し、装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、
    前記プロセスカートリッジとして、請求項11のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置。
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