説明

トナーシール機構

【課題】本発明は、トナー漏れを確実に抑制して耐久性を向上できるとともに、スクリューの再利用が簡単かつ低コストで行うことができるトナーシール機構を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るトナーシール機構の代表的な構成は、スクリュー103のシャフト部103bを回転可能に軸支する軸受106と、シャフト部103bと軸受106との間に設けられ、トナーをシールするシールリング107と、を有するトナーシール機構110であって、シールリング107は、シャフト部103bに保持固定される円筒状の保持部107aと、軸受106の内径面と接触摺擦する摺擦部107cと、を有することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はプリンタやコピー、FAX等の画像形成装置に用いられるトナーのシール構成に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、画像形成装置に用いられるトナーシール機構として、様々なシール機構がある。例えば、オイルシールやダストシール等のシールリングを用いたものがある。このシールリングは、軸と軸受のオイル供給や、軸受部へのダストの進入を防止するために、ゴム材料やプラスチックなどの可撓性を有する材質によって形成されている。
【0003】
特許文献1(特開2001−66866)では、特許文献1の図12に示すように、画像形成装置の現像装置に用いられるアジテータの軸で、テーパ部と、嵌合部とによる軸が、軸受の内側に嵌合されて軸支されている。そして、シール部材(シールリング)は、外周が軸受に保持され、内周リップ部が導入部と接触してシールする。これにより、内部に収納されたトナーが軸受近傍から漏洩することを抑制している。
【0004】
しかしながら、特許文献1のシールリングを用いた場合、シーリングの内径のリップ部と軸外径の接触摺擦部において、モールド一体成型のスクリューの場合では接触摺擦による発熱によってモールド成型軸が耐熱温度を超えて溶融し、トナーと融着することがある。また、軸外径摺擦部で摩擦により窪み部が形成され、シールが不完全になってしまいトナーが漏れてしまうことがある。
【0005】
この対策として、図8(a)に示すシール機構では、軸(シャフト部)103bに金属製のカラー114を被せて、発熱の分散と、磨耗の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−66866号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、図8(a)の構成であっても、さらに耐久使用が進むと、金属製のカラー114と、オイルシール113との接触部115で円周溝状の凹部が生じる。この凹部は、A4コピーで5万枚程度耐久を行うと顕著になっていき、7万枚では接触部115からトナーの漏れが生じる可能性がある。これはカラー114とオイルシール113との双方が共に摩耗するためである。
【0008】
この摩耗によるシール不良の発生を抑制し、耐久マージンを増やすために、ボールベアリング112を用いて、オイルシール内径中心とシャフト部中心とを高精度に位置決めしている。しかし、ボールベアリング112は滑り軸受と比較して、部品費が高価であり、コストがかかってしまう。
【0009】
また、スクリュー部103aとシャフト部103bとを一体化成形したスクリュー103を再利用するためには、カラー114と分別した後、ペレットにして再度成形する必要があった。分別したカラー114も、再利用するために、分別後溶融して再度鋼板に戻す必要があり、コストがかかり、簡単にリサイクルできなかった。
【0010】
この対策として、図8(b)に示すように、シャフト部103bにダストシールであるV字状のシールリング201を保持し、軸受202の側面202aにV字状のシールリング201を接触させてシールするシール機構も考えられる。
【0011】
しかし、V字状のシールリング201は、シャフト部103bの長手方向と直交する軸受202の側面202aと接触してシールする構成である。このため、耐久後期に、シャフト部103bが長手方向に位置ズレし、V字状のシールリング201と軸受202の側面202aとが離れてトナー漏れが発生するおそれがある。
【0012】
そこで本発明は、トナー漏れを確実に抑制して耐久性を向上できるとともに、スクリューの再利用が簡単かつ低コストで行うことができるトナーシール機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するために本発明に係るトナーシール機構の代表的な構成は、スクリューの軸を回転可能に軸支する軸受と、前記軸と前記軸受との間に設けられ、トナーをシールするシール部材と、を有するトナーシール機構であって、前記シール部材は、前記軸に保持固定される円筒状の保持部と、前記軸受の内径面と接触摺擦する摺擦部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、トナー漏れを確実に抑制して耐久性を向上できるとともに、スクリューの再利用が簡単かつ低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第1実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図2】(a)第1実施形態に係るプロセスカートリッジの部分構成図である。図2(a)におけるプロセスカートリッジのA−A断面図である。
【図3】(a)は第1実施形態に係るプロセスカートリッジ10の内部の部分断面図である。(b)は第1実施形態に係るトナーシール機構の構成図である。
【図4】(a)第2実施形態に係る回収トナー容器の平面図である。(b)図4(a)における回収トナー容器のB−B断面図である。
【図5】回収トナー容器に用いられたシール機構の構成図である。
【図6】第3実施形態に係るシールリングの構成図である。
【図7】第3実施形態に係る他のシールリングの構成図である。
【図8】(a)従来のリールリングを用いたシール機構の構成図である。(b)従来のV字状のシールリングを用いたシール機構の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
[第1実施形態]
本発明に係るトナーシール機構の第1実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態に係るトナーシール機構を用いた画像形成装置の構成図である。
【0017】
図1(a)、図1(b)に示すように、本実施形態の画像形成装置2は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのプロセスカートリッジ10(10Y、10M、10C、10K)を有している。各プロセスカートリッジ10は、画像形成装置本体2aに着脱自在となっている。
【0018】
各プロセスカートリッジ10において、感光体ドラム(像担持体)18は、一次帯電器19に帯電され、露光装置11により画像情報に応じてレーザーを照射され、静電潜像が形成される。感光体ドラム18に形成された静電潜像は、現像ローラ203により各色のトナーを用いてトナー像として現像される。各色のトナー像は、転写ローラ20により中間転写ベルト12aに重ねて一次転写される。一次転写後に感光体ドラム18に残った転写残トナーは、ドラムクリーナ装置31によりクリーニングされる。
【0019】
一方、給送カセット3に積載されたシートPは、給送ローラ4、レジストローラ対5によって、駆動ローラ71と二次転写ローラ32とのニップ部(二次転写部)に搬送され、トナー像を二次転写される。トナー像を二次転写されたシートPは、加圧ローラ40および定着ローラ41からなる定着装置45によって画像を定着され、排出ローラ43によって排出トレイ44へと排出される。
【0020】
図1(b)に示すように、排出トレイ44及び転写ベルトユニット12を備えた上扉ユニット50が画像形成装置本体2aに対し開閉自在となっている。これにより、プロセスカートリッジ10及び転写ベルトユニット12を容易に交換可能となっている。
【0021】
プロセスカートリッジ10及び転写ベルトユニット12は、その性質上、寿命が画像形成装置2に比較して短いため、本体寿命を全うする為には交換を必要とする。転写ベルトユニット12は、中間転写ベルト12a、駆動ローラ71、転写ローラ20を有している。
【0022】
(プロセスカートリッジ10)
図2(a)はプロセスカートリッジ10の部分構成図である。図2(b)は図2(a)におけるA−A断面図である。図2(a)、図2(b)に示すように、プロセスカートリッジ10は、感光体ドラム18、ドラムクリーナ装置31、一次帯電器19、現像ローラ203、ドクターブレード204、撹拌羽根30、スクリュー103、104を有している。撹拌羽根30、スクリュー103、104によって、トナーが撹拌搬送されて現像ローラ203に供給され、ドクターブレード204により規制されて感光体ドラム18に供給される。
【0023】
(トナーシール機構110)
図3(a)はプロセスカートリッジ10の内部の部分断面図である。図3(b)はトナーシール機構の構成図である。図3(a)に示すように、プロセスカートリッジ10は、ハウジング101、スクリュー103、現像ローラ203、ギヤ105を有している。ギヤ105は、スクリュー103に回転力を伝達する。
【0024】
図3(b)に示すように、トナーをシールするトナーシール機構110として、軸受106、シールリング(シール部材)107を有している。軸受106は、軸支部106a、嵌合部106b、シールリング接触面106cを有している。
【0025】
シールリング107は、保持部107a、リップ部107b、リップ摺擦部107cを有している。シールリング107は、リング状に形成されており、中央部はシャフト部(軸)103bに嵌めこまれ、ゴムの弾性力による締め付け力でシャフト部103bに保持固定されている。
【0026】
リップ部107bの先端部は外周エッジにしてあり、リップ摺擦部107cが形成されている。締め付け力を確保するために、保持部107aをリップ部107bよりも肉厚を厚くする等、シャフト径、ゴムの弾性力、硬度、摩擦係数等を最適化している。シールリング107の締め付け部であるところの保持部107aの片側からリップ摺擦部107cに向けて、根元は太く先端部は薄くなる、スクリュー103の長手方向において内側に広がった円錐状のリップ部107bが延伸している。リップ部107bは保持部107aよりも薄肉に形成され、可撓性を有し、リップ摺擦部107cが軸受106のシールリング接触面106cを付勢する。
【0027】
スクリュー103のシャフト部103bは、軸受106の軸支部106aに回転可能に軸支されている。軸受106は、ハウジング101に軽圧入等の保持手段で一体的に隙間無く支持されている。
【0028】
軸支部106aよりもスクリュー103の長手方向内側において、シールリング107の円筒状の保持部107aがスクリュー103のシャフト部103bに嵌着保持されている。シャフト部103bの一部に他の部分より細くなった凹部103cを設けて、凹部103cにシールリング107の保持部107aを勘合することで、シールリング107をより安定して位置決めすることができる。
【0029】
リップ部107bのリップ摺擦部107cは、嵌合部106bのシールリング接触面106c(軸受106の内径面)に接触摺擦してトナーをシールしている。リップ摺擦部107cの直径は、シールリング接触面106cの内径よりも少し大きい径に設定されている。シールリング接触面106cにリップ摺擦部107cが接触し、リップ部107bが弾性力により撓むことでシールリング接触面106cに付勢力が付与された状態で、スクリュー103の回転によりシールリング接触面106cとリップ摺擦部107cが摺擦する。回転してもリップ摺擦部107cはシールリング接触面106cに密着しているので、内部に貯留されたトナーは確実にシールされて、外部への漏れを防止できる。
【0030】
本実施形態において、シールリング107は、フッ素ゴム、ネオブチルゴム、ウレタンゴム、エラストマ、その他高分子材料、或いはこれらを混合した材質によって金型によって成型され、加硫工程を経てゴム状の弾性力を得ている。フッ素やシリコン等を配合すると、低摩耗、摩擦係数の低下、発熱の低減などの摺擦特性が向上するメリットを有するが、コスト的に高価になるので、使用用途の仕様上の必要に応じて使い分けるのが好ましい。
【0031】
軸受106は、摺動性特性の良好な高分子プラスチックであって、例えばPOM、PA、フッ素樹脂、或いはこれらを配合したものである。また、軸受106は、金属等の素材にコーティング加工を施す等の表面潤滑処理を施したものでもよい。軸受106のシールリング接触面106cの内面表面は、平滑な光沢面好ましくは1.6S以上の表面粗さが好ましい。
【0032】
スクリュー103をリサイクルする際には、シールリング107にエアーガンによって圧縮空気4kgf/cm(392KPa)を吹き付けると、空気圧がシールリング107の保持力を上回り、シールリング107を容易に脱落できる。これにより、スパナ等の工具によりシャフト部103bを傷つけることがなく、スクリュー103をそのまま再利用できる。
【0033】
本実施形態によれば、シールリング107がスクリュー103を摩耗させることがなく、スクリュー103を低コストかつ簡単に再利用できる。また、耐久後期に、シャフト部103bが長手方向に位置ズレしても、リップ摺擦部107cはシールリング接触面106cをスライドして、リップ部107bの弾性力により常に良好な接触状態を保つことができ、トナーを確実にシールすることができる。本実施形態の構成では、50万枚の耐久によってもトナーの漏れが発生しない事を確認できた。
【0034】
なお、さらに耐久性を向上させるために、軸受106の軸支部106aを摩擦接触からベアリング方式に変更してもよい。また、シャフト部103bを金属とし、軸受106を鉄系焼結等の摺動軸受とすれば、ベアリングを用いることなく、安価にさらなる耐久性の向上を実現できる。
【0035】
[第2実施形態]
次に本発明に係るトナーシール機構の第2実施形態について図を用いて説明する。上記第1実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0036】
図4(a)は本実施形態に係る画像形成装置の回収トナー容器の平面図である。図4(b)は図4(a)における回収トナー容器のB−B断面図である。図5は回収トナー容器に用いられたシール機構の構成図である。
【0037】
図4(a)、図4(b)、図5に示すように、本実施形態のトナーシール機構110は、上記第1実施形態のプロセスカートリッジ10に用いられたトナーシール機構110を回収トナー容器300に用いたものである。
【0038】
図4(a)、図4(b)に示すように、回収トナー容器300には、回収トナーを導入する回収口303と、回収口303から落下して堆積したトナーを均一に攪拌するスクリュー103、104が設けられている。そして、上記第1実施形態と同様に、スクリュー103は、軸受106により軸支され、シールリング107によって軸受106から外部に漏れ出すことを抑制している。なお、軸受106とシールリング107は、スクリュー103、104の両軸端部に設けられている。
【0039】
これにより、上記第1実施形態と同様に、シールリング107がスクリュー103を摩耗させることがなく、スクリュー103を低コストかつ簡単に再利用できる。また、耐久後期に、シャフト部103bが長手方向に位置ズレしても、リップ摺擦部107cはシールリング接触面106cをスライドして、リップ部107bの弾性力により常に良好な接触状態を保つことができ、トナーを確実にシールすることができる。
【0040】
サービスマンなどによって回収された回収トナー容器300は、処理工場に搬入され、回収された不要トナーを取り出し、エアーブロー又は吸引などのクリーニングを行うだけで再使用が可能となる。然るに完全に分解して再度、回収トナー容器300を組み立てるなどの分解、製造工数の削減が可能になる。
【0041】
また、一定回数繰返し使用して使用限度まで摩耗した回収トナー容器300は、そのまま分解して軸受106とシールリング107のみを交換すれば更にリユースが可能となり、資源の節約になるので環境負荷を低減できる。
【0042】
また、回収トナー容器300のハウジング上301、ハウジング下302は透明又は半透明の容器にしてあるため、軸受とシールリング部の点検が目視検査でき、容易に判別することも出来るので、サービスマンによる定期点検が短時間で素早く行える。
【0043】
[第3実施形態]
次に本発明に係るトナーシール機構の第3実施形態について図を用いて説明する。上記第1実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図6、図7は本実施形態に係るシールリングの構成図である。
【0044】
図6(a)、図6(b)、図6(c)は本実施形態のシールリング107の平面図、正面図、側面図である。図6(d)は図6(b)におけるシールリング107のA−A断面図である。図6に示すように、本実施形態のシールリング107は、上記第1実施形態にかかるシールリング107のリップ摺擦部107cをスクリュー103の長手方向において、斜めに形成したものである。
【0045】
このように、リップ摺擦部107cを斜めに成型することにより、スクリュー103が1回転すると、リップ位置が図6中の寸法Oの範囲を一往復移動し、緩やかに変化する。このレシプロ動作によるトナーのワイピングによりトナーのリップ面への進入を低減できる。また、レシプロ動作による当接位置の変化による同一箇所におけるニップ当接時間の低減により、さらに磨耗を低減できる。本実施形態では、リップ摺擦部107cの外径直径9mmに対して、軸長手方向で0.4mm程度の傾きを以てレシプロさせることで好適なワイピング効果が得られた。
【0046】
なお、特開昭63−1866には、リップ摺擦部を波型形状とした構成が開示されている。しかし、この波型形状の場合は、リップ摺擦部とシールリング接触面との接触位置が頻繁に変化するため、摩擦負荷が増え、発熱量も増大し耐久性が低下してしまう。発熱によってトナーの耐熱溶融温度に起因するシール部での焼き付き、トナーの凝集が発生し、トナー凝集片の拡散による画質の低下を招く恐れがある。
【0047】
図7(a)、図7(b)、図7(c)は本実施形態の他の形状のシールリング107の平面図、正面図、側面図である。図7(d)は図7(b)におけるシールリング107のA−A断面図である。図7に示すように、このシールリング107は、図6のシールリング107のリップ摺擦部107cに、円周方向に90°毎に段差部320を設け、テーパ部321を4つに分割した鋸の刃のような形状としている。なお、分割される数は4つに限定されるものではなく、複数箇所であればよい。
【0048】
これにより、リップ先端に近づくトナーをテーパ部321で矢印322の方向に掻き出し、トナーを押し戻すワイピング効果が得られる。また、図6のシールリング107と同様に、リップ摺擦部107cを斜めに成型することにより、リップ位置がレシプロ動作し、緩やかに変化する。このレシプロ動作によるトナーのワイピングによりトナーのリップ面への進入を低減できる。また、レシプロ動作による当接位置の変化による同一箇所におけるニップ当接時間の低減により、さらに磨耗を低減できる。
【符号の説明】
【0049】
P …シート
2 …画像形成装置
10 …プロセスカートリッジ
101 …ハウジング
103 …スクリュー
103a …スクリュー部
103b …シャフト部(軸)
103c …凹部
105 …ギヤ
106 …軸受
106a …軸支部
106b …嵌合部
106c …シールリング接触面(内径面)
107 …シールリング(シール部材)
107a …保持部
107b …リップ部
107c …リップ摺擦部
110 …トナーシール機構
112 …ボールベアリング
12 …転写ベルトユニット
18 …感光体ドラム
300 …回収トナー容器
321 …テーパ部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スクリューの軸を回転可能に軸支する軸受と、
前記軸と前記軸受との間に設けられ、トナーをシールするシール部材と、を有するトナーシール機構であって、
前記シール部材は、前記軸に保持固定される円筒状の保持部と、前記軸受の内径面と接触摺擦する摺擦部と、を有することを特徴とするトナーシール機構。
【請求項2】
前記シール部材の摺擦部は、前記軸受の前記軸を支持する軸支部よりも前記軸の長手方向内側で、前記軸受の内径面と接触摺擦することを特徴とする請求項1に記載のトナーシール機構。
【請求項3】
前記シール部材は、前記保持部から前記摺擦部に向けて、前記軸の長手方向において内側に広がった円錐状のリップ部を有し、
前記リップ部が前記保持部よりも薄肉に形成され、可撓性を有し、前記摺擦部が前記軸受の内径面を付勢することを特徴とする請求項1又は2に記載のトナーシール機構。
【請求項4】
前記保持部が前記軸の凹部に勘合することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトナーシール機構。
【請求項5】
前記シール部材の前記摺擦部は、前記軸の長手方向において、斜めに形成されており、前記摺擦部と前記軸受の内径面との接触位置は前記スクリューの回転に伴って移動することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトナーシール機構。
【請求項6】
前記シール部材の前記摺擦部は、円周方向において複数箇所に段差が設けられた鋸の刃の形状で、前記軸の長手方向において、斜めに形成されており、前記摺擦部と前記軸受の内径面との接触位置は前記スクリューの回転に伴って移動することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトナーシール機構。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−247573(P2012−247573A)
【公開日】平成24年12月13日(2012.12.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−118322(P2011−118322)
【出願日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】