JP4295929B2

JP4295929B2 - シール装置

Info

Publication number: JP4295929B2
Application number: JP2001166470A
Authority: JP
Inventors: 誠浜口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: JP2002357217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内に磁性を有する粉体が収容されるとともに容器内に配置され容器に軸受け部を介して回転可能に取り付けられた回転部材とを有する粉体処理装置に用いられるシール装置に関し、特に、電子写真現像装置において軸受け部を現像剤からシールするためのシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、感光体ドラムその他の像担持体のポジ潜像（正現像の場合）又はネガ潜像（反転現像の場合）に選択的にトナーを付着させて現像を行う電子写真現像装置（乾式電子写真現像装置）が知られている。そして、乾式現像には、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像法とトナー及びキャリアを用いる二成分現像法とに分類され、さらにトナーの磁性の有無に応じて分類される。
【０００３】
例えば、二成分現像法を用いる現像装置には、現像ローラ、撹拌機構、及びトナー補給ローラ等複数の回転部材が備えられており、これら回転部材は軸受け部を介して現像容器に回転可能に取り付けられている。この現像装置では、トナー補給ローラによってトナーホッパから新たにトナーを現像容器に補給しつつ、現像容器内の二成分現像剤、補給されたトナー、及び現像ローラから戻された現像剤の混合を撹拌機構によって行い、二成分現像剤のキャリアとトナーとを帯電させてキャリアの周囲にトナーを静電的に付着させる。そして、現像ローラによって搬送して、感光体上の静電潜像にトナーのみを付着させる。現像ローラに残った残留トナー及びキャリアは現像容器に戻されて、再び撹拌されて再使用されることになる。
【０００４】
ところで、上述のような現像装置において用いられる現像剤は、一般に、粒径が極めて小さく、これら現像剤は前述の回転部材の軸受け部に侵入しやすい。そして、軸受け部に現像剤が侵入すると、軸受け部の摺動部分で摩擦による摩耗が発生して、現像剤が凝集してしまうことが多く、この結果、軸受け部においてトルクが上昇してしまうことになる。
【０００５】
このようなトルク上昇を防止するため、現像容器と回転部材との摺動面（取り付け部）を埋めるように、現像容器と回転部材との間にシール部材としてスポンジ等を介在させて、軸受け部への現像剤の侵入を防止することが行われている。さらに、オイルシール等を用いて軸受け部への現像剤の侵入を防止することも行われている。
【０００６】
ところが、上述のようなシール部材を用いても、経年変化及び劣化摩耗によって、シール部材のシール性が損なわれることが多く、シール部材に一旦破損が発生すると、その空隙から現像剤が侵入して、現像剤の割れ及びトルク上昇の危険性がある。
【０００７】
このような不具合を防止するため、例えば、反発磁界を発生させて、この反発磁界によって軸受け部を磁気シールする手法が知られており、この手法では、反発磁界の周辺に広がる磁界によって、軸受け部の周辺のみに磁界を発生させて軸受け部の周辺にキャリア及び磁性トナーを保持して、軸受け部への現像剤の侵入を防止するようにしている（以下この例を従来例１と呼ぶ）。
【０００８】
さらに、特開平５−１３４５４０号公報に記載されたシール装置では、回転軸を支持するベアリングの部分にマグネットを配置し、回転軸に磁性体プレートを配置して、マグネットと磁性体プレートとの間にキャリアを保持してキャリアシールを形成するようにしている。そして、このキャリアシールによってトナー成分が軸受け部に侵入しないようにしている。つまり、特開平５−１３４５４０号公報に記載されたシール装置では、現像容器側にマグネットを配置し、回転部材側に磁性体プレートを配置して、マグネットと磁性体プレートとを対向させている。そして、マグネットと磁性体プレートとの間にキャリアを保持してシールを行っている（以下この例を従来例２と呼ぶ）。
【０００９】
【発明が解決しようとする問題】
ところで、従来例１の場合、反発磁界を用いて磁気シールを行っていることから、磁界による反発力がシール面に多大にかかりトルク上昇の要因となる。
【００１０】
さらに、従来例１及び２では、シールのための磁極配置が、現像装置内には配置された他の磁性体の影響を不可避的に受けることになる。特に、現像ローラとして、現像スリーブ内に固定マグネットローラを内包したものを用いると、シールのための磁極配置が、固定マグネットローラの影響を受けて変化してしまうことがある。この結果、例えば、従来例２の場合では、磁性体プレートとマグネットとの間に保持されるキャリア（及び磁性トナー）の分布が不均一になってしまい、十分なシール効果が得られなくなる場合があることが確認されている。
【００１１】
さらに、撹拌機構で用いられる撹拌ローラの場合には、撹拌ローラの回転に伴って現像剤の圧力が移動する結果、磁気シール又はキャリアシールによって保持されている現像剤及び／又は磁性トナーの分布が乱れてしまい、これによって、シール性が低下してしまうという問題点がある。
【００１２】
本発明の目的は粉体を取り扱う装置、例えば、電子写真現像装置において軸受け部への現像剤の侵入を良好に防止することのできるシール装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】
本発明によれば、容器内に磁性を有する粉体（例えば、現像剤）が収容されるとともに前記容器内に配置され前記容器に軸受け部を介して回転可能に取り付けられた回転部材とを有する粉体処理装置（例えば、電子写真現像装置）に用いられ前記粉体から前記軸受け部をシールする際に用いられるシール装置であって、前記軸受け部に対応して前記容器側に配置された第１の磁石部材と、前記回転部材側に配置され前記第１の磁石部材と対向する第２の磁石部材とを有し、前記第１及び第２の磁石部材は互いに異なる磁極で対向し、
更に前記第１及び前記第２の磁石部材は前記回転部材と同軸に支持されており、前記第１及び前記第２の磁石部材は前記回転部材とともに回転することを特徴とするシール装置が得られ、第１及び第２の磁石部材の間に形成される磁力線（磁気カーテン）に粉体を保持して、粉体が軸受け部に侵入することを防止する（つまり、軸受け部を磁気シールする）。
【００１４】
このように容器側には第１の磁石部材、回転部材側には第２の磁石部材を配置することにより、この第１及び第２の磁石部材の間に形成される磁力線（磁気カーテン）が粉体を保持して軸受け部を磁気シールし、粉体が軸受け部に侵入することを防止するから、例えば、現像剤等の粉体に軸受け部等の摺動部が埋没したとしても軸受け部内にトナー等の粉体が侵入することがなく、その結果、トナー等の凝集を防ぐことができる。このため、本発明では、トルク上昇及びマシンのロック等を回避することができることになる。
【００１５】
前記第１及び前記第２の磁石部材は予め定められた間隔をおいて対向しており、例えば、予め定められた間隔は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲である。
【００１６】
又本発明は、容器内に磁性を有する粉体が収容されるとともに前記容器内に配置され前記容器に軸受け部を介して回転可能に取り付けられた回転部材とを有する粉体処理装置に用いられ前記粉体から前記軸受け部をシールする際に用いられるシール装置であって、前記軸受け部に対応して前記容器側に配置された第１の磁石部材と、前記回転部材側に配置され前記第１の磁石部材と対向する第２の磁石部材とを有し、前記第１及び第２の磁石部材は互いに異なる磁極で対向し、
更に前記第１及び前記第２の磁石部材は前記回転部材と同軸に支持されており、前記第２の磁石部材が前記回転部材に対して回転可能であることを特徴とする。
【００１７】
このようにすることにより、最も安定した磁気シールを容易に得ることができるばかりでなく、最も安定した磁気シール状態からずれた際には、回転部材側に配置された磁気シール部材が回転して元の最適な磁気シール状態に容易に復帰でき、例えば、現像剤等の粉体に軸受け部等の摺動部が埋没したとしても軸受け部内にトナー等の粉体が侵入することがなく、その結果、トナー等の凝集を防ぐことができる。このため、前記したように、トルク上昇及びマシンのロック等を回避することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。なお、図示の例に記載された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に限定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１９】
まず、図１を参照して、粉体を取り扱う装置として、現像装置の一例について説明する。図示の現像装置は、現像容器１を備えており、この現像容器１には、所定の濃度割合でキャリア及びトナーが混合された現像剤（二成分現像剤）が収容されている。現像装置は現像剤担持体２を有しており、図示の例では、現像剤担持体２は回転現像スリーブ２ａとこの回転現像スリーブ２ａに内包された固定マグネットローラ（磁石集成体）２ｂとを有しており、現像スリーブ２ａは図中実線矢印Ｓの方向に回転自在に軸支されている。つまり、現像スリーブ２ａは軸受け部によって回転可能に支持されている。そして、現像剤担持体２は感光体ドラム３と僅かな間隙をおいて対面している。図示のように、現像スリーブ２ａと対向してドクターブレード４が配置されており、このドクターブレード４によって現像スリーブ２ａ上に磁気保持された現像剤の層厚が規制される。
【００２０】
現像容器１内には、現像スリーブ２ａの軸線と平行に筒体状撹拌部材５が現像容器壁面に軸支されて回転可能に配置されるとともに現像剤を搬送するための単振動フィン６が配置されており、現像容器１の一面（図中左側）にはスリット開口（図示せず）が形成されて、このスリット開口を介して現像容器１にはトナーが収納されたトナー容器（図示せず）が着脱自在に装着される。
【００２１】
さらに、スリット開口に近接して、例えば、スポンジが包被されたトナー補給ローラ７が軸受け部を介して現像容器１に回転自在に取り付けられており、このトナー補給ローラ７には直流モーターが連結されている（図示せず）。現像容器１の底部にはトナー濃度検知センサー（図示せず）が配設されており、このトナー濃度検知センサーは現像容器１内のトナー濃度を検知して、つまり、トナー（Ｔ）とキャリア（Ｃ）との割合を検知してＴ／Ｃ検知信号を出力する。そして、制御部（図示せず）ではこのＴ／Ｃ検知信号に応じて直流モーターを駆動制御して、トナー補給ローラ７を回転させる。これによって、トナー補給ローラ７によりトナー容器からスリット開口を介してトナーが現像容器１内に補給される。つまり、制御部（図示せず）ではＴ／Ｃ検知信号に応じてトナー補給量を調整制御している。
【００２２】
ここで、撹拌部材の一例について説明すると、撹拌部材５は、中空筒体５ａを備えており、この中空筒体５ａは、例えば、時計回りに回転され、トナー容器側においては、図中上方から下方に向けて回転する。中空筒体５ａには同軸に螺旋搬送体５ｂが貫装されており、この螺旋搬送体５ｂは反時計回りに回転される。さらに、中空筒体５ａの外周面に沿って螺旋状の突起部５ｃが形成されており、中空筒体５ａの外周面には軸方向に予め規定された間隔で開口部（図示せず）が形成されており、中空筒体５ａ及び螺旋搬送体５ｂの回転に応じて現像剤の均一な撹拌・混合が行われる。そして、単振動フィン６によって現像スリーブ２ａ上の現像剤と撹拌部材５で撹拌混合された現像剤とが混合撹拌され、現像スリーブ２ａ上の現像剤は現像容器１内の現像剤とトナー濃度が均一とされる。つまり、図１に剤の流れ矢印で示すように、単振動フィン６によって現像剤の流れが形成され、現像スリーブ２ａ上の現像剤及び現像容器１内の現像剤のトナー濃度が均一とされる。
【００２３】
一方、現像スリーブ２ａの回転に応じて固定マグネットローラ２ｂによってくみ上げられた現像剤は、ドクターブレード４によってその層厚が規制され、現像スリーブ２ａ上には予め定められた現像剤層が形成される。そして、現像スリーブ２ａ上の現像剤によって感光体ドラム３上に形成された静電潜像の現像が行われる。その後、固定マグネットローラ２ｂの反発磁界によって現像スリーブ２ａ上の現像剤は現像容器１内に戻される。
【００２４】
ここで、図２を参照して、いま、撹拌部材５に注目すると、前述のように撹拌部材５は、軸受け部１１によって現像容器１に回転可能に支持されている。具体的には、撹拌部材５の回転軸１２は現像容器１を貫通しており、この貫通部には軸受け部材１１が配設されて、回転軸１２を回転可能に保持されている。図示のように、現像容器１の内側面にはリング状の第１の磁気シール部材（磁石部材）１３が配設され、撹拌部材５の側端面には、リング状の第２の磁気シール部材（磁石部材）１４が配設されており、これら第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４の中心部には前述の回転軸１２が挿通されている。第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４は、所定の間隙をおいて対向しており、その対向面が互いに異なる磁極を有している。
【００２５】
図３も参照して、前述のように、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４はその対向面が互いに異なる磁極を有しているから、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４間には多数の磁力線が形成される（以下これら磁力線を磁気カーテンと呼ぶ）。この磁気カーテンによって、その周辺に存在する磁性を有する粉体は、磁力線に沿って、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４間の間隙に拘束されることになる。
【００２６】
しかも、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４は磁性体であるから、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４の周辺に存在する回転部材が磁性部材であっても、その影響は極めて少ない。その結果、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４間に形成される磁界、つまり、磁気カーテンは安定することになる。第１の磁気シール部材１３と第２の磁気シール部材１４との間隔（上述の所定の間隙）は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２７】
第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４が磁石のため、両方の磁石に挟まれた空間における磁界の大きさは両者の距離が１ｍｍ離れる毎に１割程度しか減少しない。磁界の大きさは距離の自乗に反比例するため、従来の磁界の大きさにより誘導される磁性板で対向極を構成するよりも安定した磁界を形成することが可能である。実験の結果、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４の磁力を４００ガウス以上とすれば、シール部材の間隔は１ｍｍ以上５ｍｍ以下で問題がなく、磁気カーテンが極めて安定することが確認された。
【００２８】
また、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４を回転軸１２とともに回転させて確認したところ、磁力が４００ガウス以上であれば、回転速度については５０〜１８０ｒｐｍ間では差はなかった。また、シール部材が磁石で形成されているため、シール効果を得るために必要な直径は、４００ガウスの磁石で１２ｍｍ以上、６００ガウスの磁石であれば、８ｍｍ以上となり、非常に設計自由度が大きく、小径のシール部材でも十分なシール効果を得られる設計が可能である。
【００２９】
なお、図２に示す例では、撹拌部材５の一端部のみが示されているが、他端部においても同様にして磁気シール部材が配設されることは言うまでもない。
【００３０】
図２に示す例では、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４をそれぞれ現像容器１の内側面及び撹拌部材５の側端面に固定配置した例について説明したが、図４（ａ）に示すように、回転軸１２に径方向に延びる突起１２ａ及び１２ｂを所定の間隔をおいて形成するとともに、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４の内周面にそれぞれ突起１２ａ及び１２ｂがはめ込まれる係合部１３ａ及び１４ａを形成し、係合部１３ａ及び１４ａに突起１２ａ及び１２ｂを係合するようにすれば、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４は回転軸１２の回転に応じて回転することになる。
【００３１】
さらに、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４の一方のみを回転軸１２に対して回転可能に配置するようにしてもよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、第１の磁気シール部材１３を現像容器１の内側面に固定し、第２の磁気シール部材１４を第１の磁気シール部材１４と所定の間隔をおいて回転軸１２に対して回転可能に配置する。この際には、第２の磁気シール部材１４が軸方向へ移動しないようにするため、回転軸１２には一対のリング状の移動阻止突起部２１ａ及び２１ｂが形成される。
【００３２】
このように、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４の一方のみを回転軸１２に対して回転可能に配置すると、特に、撹拌部材５側に配置される第２の磁気シール部材１４を回転軸１２に対して回転可能に配置すると、現像装置の組み立ての際を含めて、第２のシール部材１４が第１のシール部材１３と初めて対峙した際に、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４が吸引（又は反発）して、第２の磁気シール部材１４が回転し、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４が最も安定して吸引し合う位置関係とする。この結果、第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４間における磁界分布（つまり、磁気カーテン）が密となって、磁気カーテンによって保持される粉体の分布を最も安定分布とすることができる。
【００３３】
上述のように、第２の磁気シール部材１４を回転軸１２に対して回転可能に配置した際には、第２の磁気シール部材１４が回転軸１２とともに回転することがないから、最も安定した磁界分布を維持することができ、この結果、最適なシール効果が維持されることになる。
【００３４】
さらに、図４（ｃ）に示すように、移動阻止突起部２１ａ及び２１ｂの高さを変えるようにしてもよい。例えば、撹拌部材５側に位置する移動阻止突起部２１ｂの高さ（径方向への突出量）を現像容器１側に位置する移動阻止突起部２１ａの高さよりも低くする。このように、移動阻止突起部２１ａ及び２１ｂの高さを異ならせることによって、第２の磁気シール部材１４に加わる摩擦力が移動阻止突起部２１ａ側と移動阻止突起部２１ｂ側とで異なることになる。その結果、磁気分布が最も安定していた状態からずれて第１及び第２の磁気シール部材１３及び１４間に反発力が発生すると、第２の磁気シール部材１４の回転を妨げる摩擦力が実質的に小さくなって第２の磁気シール部材１４は再び磁気分布が最も安定していた状態にまで回転することになる。
【００３５】
なお、図４（ｃ）に示す例では、第１の磁気シール部材１３は現像容器１の内側面に固定しているが、図４（ａ）で説明したように、第１の磁気シール部材１３を回転軸１２とともに回転するようにしてもよく、この場合においても、磁気分布が最も安定していた状態からずれた際には、第２の磁気シール部材１４が回転して再び安定した位置に戻る。
【００３６】
上述の説明では、撹拌部材の軸受け部を磁気シールする例について説明したが、現像装置の他の回転部材についても同様にして、一対の磁気シール部材をその磁極が異磁極となるように対向させて配置すれば、同様にして、軸受け部材を磁気シールすることができる。
さらに、現像装置以外の装置においても、容器等のケースに軸受け部で回転可能に支持された回転部材を備え、粉体を処理する装置であれば同様にして磁気シールを行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像装置の構成要素である回転部材の軸受けを良好に磁気シールすることができ、例えば、現像剤等の粉体に軸受け部等の摺動部が埋没したとしても、軸受け部は良好に磁気シールされているから、軸受け部にトナー等の粉体が侵入することがなく、その結果、トナー等の凝集を防ぐことができる。このため、本発明では、トルク上昇及びマシンのロック等を回避することができることになる。
【００３８】
また、本発明では、回転部材側に配置された磁気シール部材を回転部材に対して回転可能に配置するようにしたから、最も安定した磁気シールを容易に得ることができるばかりでなく、最も安定した磁気シール状態からずれた際には、回転部材側に配置された磁気シール部材が回転して元の最適な磁気シール状態に容易に復帰できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシール装置が用いられる現像装置の一例を一部破断して概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明によるシール装置の第１の例を説明するための図である。
【図３】図２に示すシール装置による磁気シール効果を説明するための図である。
【図４】本発明によるシール装置の他の例を説明するための図であり、（ａ）は第２の例を示す図、（ｂ）は第３の例を示す図、（ｃ）は第４の例を示す図である。
【符号の説明】
１現像容器
２現像剤担持体
２ａ回転現像スリーブ
２ｂ固定マグネットローラ（磁石集成体）
３感光体ドラム
４ドクターブレード
５撹拌部材
５ａ中空筒体
５ｂ螺旋搬送体
５ｃ螺旋状突起部
６単振動フィン
７トナー補給ローラ
１１軸受け部
１２回転軸
１２ａ、１２ｂ突起
１３、１４磁気シール部材
１３ａ、１４ａ係合部
２１ａ、２１ｂ移動阻止突起部

Claims

容器内に磁性を有する粉体が収容されるとともに前記容器内に配置され前記容器に軸受け部を介して回転可能に取り付けられた回転部材とを有する粉体処理装置に用いられ前記粉体から前記軸受け部をシールする際に用いられるシール装置であって、前記軸受け部に対応して前記容器側に配置された第１の磁石部材と、前記回転部材側に配置され前記第１の磁石部材と対向する第２の磁石部材とを有し、前記第１及び第２の磁石部材は互いに異なる磁極で対向し、
更に前記第１及び前記第２の磁石部材は前記回転部材と同軸に支持されており、前記第１及び前記第２の磁石部材は前記回転部材とともに回転することを特徴とするシール装置。
前記容器側に配置された第１の磁石部材及び前記回転部材側に配置された第２の磁石部材は予め定められた間隔をおいて対向していることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
前記第１及び前記第２の磁石部材は前記回転部材と同軸に支持されており、前記第１及び前記第２の磁石部材の一方が前記回転部材に対して回転可能であることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載のシール装置。
容器内に磁性を有する粉体が収容されるとともに前記容器内に配置され前記容器に軸受け部を介して回転可能に取り付けられた回転部材とを有する粉体処理装置に用いられ前記粉体から前記軸受け部をシールする際に用いられるシール装置であって、前記軸受け部に対応して前記容器側に配置された第１の磁石部材と、前記回転部材側に配置され前記第１の磁石部材と対向する第２の磁石部材とを有し、前記第１及び第２の磁石部材は互いに異なる磁極で対向し、
更に前記第１及び前記第２の磁石部材は前記回転部材と同軸に支持されており、前記第２の磁石部材が前記回転部材に対して回転可能であることを特徴とするシール装置。
前記粉体処理装置は、電子写真現像装置であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のシール装置。
前記予め定められた間隔は１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のシール装置。