JP6743469B2 - 粉体搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体を静電現像するための現像剤として、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤が広く用いられている。この２成分現像剤は現像装置内で搬送スクリュにより攪拌され、非磁性トナーが磁性キャリアに摩擦帯電的に付着する。搬送スクリュの回転軸の両端は、軸受部材によってケースに回転自在に支持されており、この軸受部材には、現像剤が現像装置から漏れ出すことを防ぐためにシール部材が配置されている。このような現像装置では、シール部材が回転する回転軸と接触して摩擦熱が生じ、軸受部材での発熱量が大きいとトナーの溶融、固化を引き起こす。発生する摩擦熱はトルクが大きいほど大きくなるため、摩擦熱の大きさは軸受部材の取り付け箇所によって異なる。

特許文献１には、シール部材と回転軸の摩擦熱による温度上昇を抑制するため、シール部材に係る現像剤圧の大きさに応じて、回転軸との間の回転負荷が異なるシール部材を適切に配置する技術が開示されている。

しかし、特許文献１に記載のようにシール部材を軸受部材ごとに異なる仕様とすることは煩雑である。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、ケースへの取り付け位置によって発熱量が異なる軸受部材の温度上昇を簡単な構成によって抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、粉体を収容するケースと、該ケースに設けられた第一の軸受部材と、第二の軸受部材と、前記各軸受部材により回転軸を回転自在に軸支されると共に、前記ケース内で回転軸周りに回転することによって軸方向に前記粉体を攪拌しながら搬送する少なくとも１つの回転搬送手段と、を備える粉体搬送装置であって、前記第一の軸受部材は、第一の軸受本体と、前記回転軸の周面と接触して前記第一の軸受本体側への前記粉体の侵入を防止する第一のシール部材を備え、前記第二の軸受部材は、第二の軸受本体と、前記回転軸の周面と接触して前記第二の軸受本体側への前記粉体の侵入を防止する第二のシール部材を備え、前記第一のシール部材の前記回転軸に対するニップ力よりも前記第二のシール部材の前記回転軸に対するニップ力が高く、前記第二の軸受部材本体の体積は前記第一の軸受部材本体の体積よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、ケースへの取り付け位置によって発熱量が異なる軸受部材の温度上昇を簡単な構成によって抑制することができる。

電子写真方式のプリンタの構成を示す概略図である。 プリンタに使用されるプロセスカートリッジを示す概略図である。 同プロセスカートリッジの現像装置を示す概略斜視図である。 同現像装置における搬送スクリュを示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、同搬送スクリュの軸受部材を示す概略断面図である。 軸受部材の温度上昇状態をグラフで示す図ある。 接触面の算術平均粗さの変更について説明する図であり（ａ）は軸受の断面図を示し、（ｂ）は回転軸の算術平均粗さを変更した状態を示し、（ｃ）はシール部材の算術平均粗さを変更した状態を示す模式図である。 算術平均粗さ（Ｒａ）と温度上昇の関係をグラフで示す図である。 軸受部材の位置を示す図であり（ａ）はプロセスカートリッジを示す断面図、（ｂ）は概略平面図である。 軸受部材の位置を示す図であり（ａ）はプロセスカートリッジを示す断面図、（ｂ）は概略平面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明が適用される画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。なお、作像部に関してはプロセスカートリッジの例により説明する。
図１は電子写真方式のプリンタの構成を示す概略図である。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。
図１及び図２において、このプリンタ１００は作像部として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成を有する。また、各プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、寿命到達時に交換される。
まず、プロセスカートリッジについて説明する。

図２はプリンタに使用されるプロセスカートリッジを示す概略図である。プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは使用するトナーの色が異なるだけであるので、以下プロセスカートリッジ６として説明する。プロセスカートリッジ６は、各色のトナーで感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（色を限定しないとき感光体１という）を現像する。また、図中１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、添え字を付すことなく符号９を付してある。
プロセスカートリッジ６は、図２に示すように、ドラム状の感光体１（像担持体）、ドラムクリーニング装置２、除電装置、帯電装置４、現像装置５等を備えている。プロセスカートリッジ６はプリンタ１００本体に対して脱着可能であり、プロセスカートリッジ６に収容される消耗部品を一度に交換可能である。

帯電装置４は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転する感光体１の表面を、一様に帯電する。一様に帯電した感光体１の表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されて各色用の静電潜像を担持する。各色の静電潜像は、各色トナーを用いる現像装置５によって各色トナー像に現像される。
そして、この各色トナー像は中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２は、中間転写工程を経た後の感光体１表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１の残留電荷を除電する。この除電により、感光体１の表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。

先に示した図１においてプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中下方には露光装置７が配置されている。潜像形成手段である露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおける夫々の感光体に照射して露光する。
この露光により、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に夫々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

露光装置７の図中下側には、転写紙収容カセット２６、これに組み込まれた給紙ローラ２７、及びレジストローラ対２８等を有する給紙手段が配置されている。
転写紙収容カセット２６は、記録媒体である転写紙Ｐを複数枚重ねて収納しており、一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が接触している。
給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転すると、最上部の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。回転駆動するレジストローラ対２８は、転写紙収容カセット２６から給送された転写紙Ｐを挟み込むと、その回転を一端停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングにて後述の２次転写ニップに向けて搬送する。
係る構成の給紙手段においては、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対であるレジストローラ対２８との組み合わせによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Ｐの収容手段である転写紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送するものである。

プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中上方には、中間転写体である中間転写ベルト８を張架しながら無端移動させる中間転写ユニット１５が配置されている。中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８と、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋと、クリーニング装置１０を備えている。
また、中間転写ユニット１５は、２次転写バックアップローラ１２と、クリーニングバックアップローラ１３と、テンションローラ１４を備えている。中間転写ベルト８は、これら３つのローラに張架されながら、図中反時計回りに無端移動する。なお、２次転写バックアップローラ１２と、クリーニングバックアップローラ１３と、テンションローラ１４と、のうち、少なくとも１つのローラが中間転写ベルト８を無端移動させる駆動ローラである。

１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に中間転写ベルト８を挟み込むことにより、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間で１次転写ニップを形成する。
これらの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えば、プラス）の転写バイアスを印加する。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋを除くローラ（２次転写バックアップローラ１２と、クリーニングバックアップローラ１３と、テンションローラ１４）は、全て電気的に接地されている。
中間転写ベルト８は、無端移動しながら順次Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップを通過する。中間転写ベルト８が各１次転写ニップを通過するときに、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が順番に１次転写されて重ね合わされる。これにより、中間転写ベルト８上に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。

上述した２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込むと共に、２次転写ニップを形成する。転写紙Ｐは、２次転写ニップにおいて中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、搬送方向下流側（レジストローラ対２８とは反対方向）に搬送される。２次転写ニップにおいて、転写紙Ｐと中間転写ベルト８は、同一方向且つ同一速度にて移動しており、中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、２次転写ニップにおいて転写紙Ｐに転写される。
転写紙Ｐに転写された４色トナー像は、２次転写ニップの搬送方向下流側に配置された定着装置２０のローラ間を通過する際に、熱と圧力とにより転写紙Ｐに定着される。
その後、転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経てプリンタ外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部３０が形成されており、排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部３０に順次スタックされる。なお、このスタック部３０の下側にはボトル収納容器３１が設けられ、各色のトナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが収納されている。
なお、２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。転写残トナーは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。

次に、上記プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ内の現像装置５Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、５Ｋの構成について、図２を参照して説明する。なお、以下の説明においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を省略して説明する。
現像装置５は、感光体１に現像剤を供給することにより、感光体１が担持する静電潜像を現像する手段である。現像装置５は、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子とトナーを含む２成分系現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体としての現像ローラ５１と、この現像ローラ５１上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクタブレード５２とを備えている。
現像ローラ５１は、現像ローラ収容室５３に収容されている。また、現像剤は、現像剤収容室５４に収容されている。現像剤収容室５４には、トナーを攪拌搬送する２つの第１搬送スクリュ５５、第２搬送スクリュ５６（回転搬送手段）と、セットされたトナーボトル３２内のトナーを現像剤収容室５４に取り込むためのトナー補給口５８と、現像剤収容室５４を第１の現像剤収容室５４ａと第２の現像剤収容室５４ｂに仕切る仕切部材である仕切り壁５９と、第１の現像剤収容室５４ａと第２の現像剤収容室５４ｂ間に配置された連通口Ａ、Ｂ（図３参照）と、を備えている。
第１搬送スクリュ５５と第２搬送スクリュ５６は、現像剤収容室５４の内壁を構成する下ケース７６内に並行に配置されている。また、連通口Ａ、Ｂは、第１搬送スクリュ５５と第２搬送スクリュ５６の軸方向両端部に対応する位置に配置され、第１の現像剤収容室５４ａと第２の現像剤収容室５４ｂの軸方向両端部間を連通させる。

トナー補給口５８の上部には、トナー補給口５８を塞ぐためのシャッタ７１とこのシャッタ７１を保持し、トナー補給口５８を覆うように設けられたトナー補給口ケース７２が設けられている。
ここで、符号６０は現像剤のトナー濃度を検知するための濃度検知センサである。濃度検知センサ６０が現像剤収容室５４（第２の現像剤収容室５４ｂ）内のトナー濃度不足を検知すると、制御部５７からの補給信号により、駆動モータ４１が回転する。駆動モータ４１により現像装置５に対応する色のトナーを収容するトナーボトル３２（トナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋの何れか（図１））が回転することにより現像剤収容室５４内にトナーが補給される。
また、現像装置５の全体は、現像ハウジングを形成する現像ローラ収容室５３の内壁を含む上ケース７５と、現像剤収容室５４の内壁を含む下ケース７６とから構成されている。上ケース７５と下ケース７６は、粉体としての現像剤を収容するケースを構成する。

図３は、現像装置の構成の一例を示す斜視図である。図４は図３の現像装置における搬送スクリュを示す模式図である。図４には、トナーの流れを概略的に示している。図５（ａ）、（ｂ）は、図４の搬送スクリュの軸受部材を示す概略断面図である。なお、図２で示したプロセスカートリッジは、図３の右側から見た図である。
図３では、図２の上ケース７５、トナー補給口５８、トナー補給口５８を塞ぐためのシャッタ７１、トナー補給口５８を覆うように設けられたトナー補給口ケース７２等は省いている。
現像装置５は、磁性体であるキャリア及びトナーからなる２成分現像剤を用いて感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの何れか表面の静電潜像を現像する装置であり、現像装置５は、補給した現像剤であるトナーとキャリアとを攪拌・搬送するための第１搬送スクリュ５５、第２搬送スクリュ５６を有し、この第１搬送スクリュ５５、第２搬送スクリュ５６はそれぞれ一方向（軸方向）に搬送するため螺旋形状部を有している。
また、第１搬送スクリュ５５の回転軸５５Ａの軸方向各端部は一対の軸受部材８４、軸受部材８５によって、第２搬送スクリュ５６の回転軸５６Ａの軸方向各端部は、一対の軸受部材８２、軸受部材８３によって夫々回転自在に支持されている。これらの軸受部材８２、８３、８４、８５は、下ケース７６に保持される。第１搬送スクリュ５５及び第２搬送スクリュ５６において、螺旋形状部は回転軸周り（回転軸５５Ａ、５６Ａ周り）に回転する。

このようなプロセスカートリッジ６においては、搬送スクリュの取り付け位置によって軸受部材の発熱量が異なる。軸受部材の発熱量について図４を参照して説明する。図４に示すように、第２搬送スクリュ５６の上流側に補給されたトナーはキャリアと共に第２搬送スクリュ５６により攪拌されながら第２搬送スクリュ５６の下流側へと搬送され（図４中矢印Ｃ）、第１搬送スクリュ５５の上流側へと移動する（同矢印Ｄ）。更に、トナーは、第１搬送スクリュ５５により第１搬送スクリュ５５下流側へと搬送され（同矢印Ｅ）、第２搬送スクリュ５６の上流側に戻る（同矢印Ｆ）。
この過程において、第１の現像剤収容室５４ａ及び第２の現像剤収容室５４ｂにおいては、現像剤の圧力は上流側よりも下流側の軸受部材で大きい。このため軸受部材８２と軸受部材８４とがより大きな力を受ける。また、軸受部材８２から回転トルクが入力され、そのトルクが軸受部材８３、軸受部材８４、軸受部材８５の順に直列的に伝達される。以上のような現像剤の圧力及びトルク伝達の流れにより発熱量は、軸受部材８２が最大で、以下、軸受部材８３、軸受部材８４、軸受部材８５の順に小さくなる。

これに対処して、第１実施形態では、シール部（シール部材）と回転軸の周面との接触による発熱量に応じて、軸受部材の体積を大きく、即ち、熱容量を大きく設定する。
ここで、本例では、トルクの影響の方が強く、発熱量は軸受部材８２＞軸受部材８３＞軸受部材８４＞軸受部材８５の順になっているが、シール部の締付力を弱めるなど駆動に必要なトルクが小さくなると軸受部材８３と軸受部材８４の発熱量が逆転することがある。

各軸受部材８２、８３、８４、８５の大きさは必要に応じて変更する。以下、発熱量「小」に対応する軸受部材と、発熱量「大」に対応する軸受部材の体積に違いを設ける構成について図５を参照して説明する。図５（ａ）は発熱量「小」に対応する、小さい体積の軸受部材９０ａを、（ｂ）は発熱量「大」に対応する、軸受部材９０ａより大きい体積の軸受部材９０ｂを示している。
軸受部材９０ａは、回転軸９２（回転軸５５Ａ、５５Ｂに相当）を回転自在に軸支する軸受本体９１ａと、回転軸９２の周面と摺動的に接触して各軸受本体側への粉体（現像剤）の侵入を防止するシール部９３（シール部材）とを備える。また、軸受部材９０ｂは、回転軸９２を回転自在に軸支する軸受本体９１ｂと、回転軸９２の周面と摺動的に接触して各軸受本体側への粉体の侵入を防止するシール部９３とを備える。

軸受部材９０ａの軸受本体９１ａ、及び軸受部材９０ｂの軸受本体９１ｂは共に例えばポリアセタール樹脂（ポリプラスチック株式会社製：ＮＷ−０２）で形成されており、軸受本体９１ｂの体積を軸受本体９１ａの体積より大きくしている。
シール部９３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の材質で形成された円環状の板材であり、軸受部材９０ａ、軸受部材９０ｂにおいて共通の仕様である。シール部９３は、くせをつけることにより回転軸９２と軸受本体９１ａ、軸受本体９１ｂに接触するようにしている。

本実施形態では、軸受部材８２、８３、８４、８５を図５に示した構造として、シール部９３を共通の仕様とし、軸受本体９１ａ、９１ｂに相当する部分の体積を異なるものとして、軸受部材の熱容量を変更している。即ち、発熱量の大きい軸受部材ほど、軸受本体の体積（熱容量）を大きく設定している。これにより、発熱が大きい軸受部材ほど、熱が逃げやすくなり、発熱が抑制される。
以上のように、本実施形態によれば、シール部として共通の仕様のものを使用しつつ、各軸受部材の温度上昇を抑えることができる。なお、現像装置の大きさや構成（搬送スクリュや現像ローラの位置、それらを駆動するためのギア、補給口位置）の制約により、軸受本体の体積は制限を受ける。
この場合、軸受部材８２、８３、８４、８５の体積は、必ずしも発熱量の大きさ順に大きくする必要はない。例えば発熱量がトナーの融点温度に満たない軸受部材については、互いに同一体積としてもよいし、発熱量が低い方の軸受部材の体積を大きくしてもよい。 即ち、軸受部材８２、８３、８４、８５の温度がトナーの融点以上にならないように、夫々の軸受本体の体積を、シール部と回転軸の周面との接触により発生する熱を逃がすに十分な大きさとなるように、接触による発熱量に応じて設定すればよい。例えば、発熱量が最大となる軸受部材８２の温度がトナーの融点以上にならなければ、他の軸受部材を軸受部材８２の体積と同一又はこれよりも大きいサイズとすれば、他の軸受部材はトナーの融点以上となることはない。

なお、軸受部材において、発熱量に応じて、発熱量が大きいほど軸受本体の熱伝導率を大きく設定することにより更に発熱量を抑えることが可能である。この場合、軸受本体に熱伝導率が良好なアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、炭素繊維等の熱伝導性充填剤を充填する。これにより、更に放熱性が向上する。

次に軸受部材の温度上昇特性についての実験結果について説明する。図６は軸受部材の温度上昇状態を示すグラフである。本例では、２種類の軸受部材、軸受部材Ｉ、軸受部材ＩＩを測定対象とした。各軸受部材の構成は以下の通りである。

軸受部材Ｉ：ポリアセタール樹脂（ポリプラスチック株式会社製：ＮＷ−０２）、体積０．８７ｃｍ^３、熱容量０．２９Ｗ／ｍＫ
軸受部材ＩＩ：ポリアセタール樹脂（ポリプラスチック株式会社製：ＮＷ−０２）に高熱伝導性の充填材を充填して熱伝導性を向上させたもの（スターライト工業株式会社製：Ｘ１４１１）、体積１．１ｃｍ^３、熱容量１．１Ｗ／ｍＫ

この条件の軸受部材に同じ条件で回転軸を保持させて回転させ、時間と共に上昇する温度を測定した。
図６に示すように、大きい体積（熱容量）であり、且つ熱伝導率を大きくした軸受部材ＩＩの温度上昇を抑えることができた。図６に示した例は、体積を大きくすると共に熱伝導率を大きくしているが、何れか一方を大きくするだけでも、温度上昇を抑えることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、シール部と回転軸の周面との接触による発熱量に応じて、軸受部材の体積を大きく、即ち、熱容量を大きく設定した。第２実施形態では、シール部と回転軸の周面との接触による発熱量に応じて、シール部と回転軸の接触面の算術平均粗さを設定する。
ここで、軸受部材において回転軸が回転することにより、シール部材との間に摩擦熱を生じるため、シール部材と回転軸との接触面積を減らしたり、シールの厚さやシール硬さなどを変更してニップ力を弱めたりすることで温度上昇を抑制することができる。
本実施形態では、シールのニップ力を変更せず、温度上昇を抑制するため、シール部材と軸受部材の接触面積を少なくする。このため、シール部の接触面又は回転軸の接触面の算術平均粗さ（Ｒａ）を、接触による発熱量に応じて設定する。
即ち、本実施形態では、回転軸又はシール部材の接触面の算術平均粗さを、前記発熱量が大きいほど、大きく設定する。これにより、シール性能を低下させることなく、軸受部材の温度上昇を制御することができる。
ここで、算術平均粗さ（Ｒａ）は、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線を「ｙ＝ｆ（ｘ）」で表したときに、次式によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表した値をいう。

図７は接触面の算術平均粗さの変更について説明する図であり（ａ）は軸受の断面図を示し、（ｂ）は回転軸の算術平均粗さを変更した状態を示し、（ｃ）はシール部材の算術平均粗さを変更した状態を示す模式図である。
軸受部材１１０は、図７（ａ）に示すように、スクリュの回転軸１１２を回転可能に支持する軸受本体１１１と、現像剤が現像容器から漏れないようにするためのシール部材１１３とを備える。回転軸１１２が回転することにより、シール部材１１３との間に摩擦熱を生じる。

本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、回転軸１１２に表面粗さＲａを所定の大きさとした（粗面化した）接触面１１２ａを設けること、及び図７（ｃ）に示すように、シール部材１１３に表面粗さＲａを所定の値とした（粗面化した）接触面１１３ａを設けること、のいずれか措置をとることができる。以下では、図７（ｂ）に示す回転軸１１２に表面粗さＲａを所定の値とした接触面１１２ａを設けた場合について説明する。

ここで、軸受部材１１０周りの温度上昇の上限値は、トナーの融点と実機内温度の差分（ΔＴ１）から決定され、経時で温度を測定したときに到達した最高温度と初期温度の差分（ΔＴ２）がΔＴ１＞ΔＴ２となるようにする。

この温度上昇（ΔＴ２）は、図８に示すように表面粗さＲａ（算術平均粗さ）と相関があることがわかっている。即ち、回転軸１１２のシール部材との接触部の表面が滑らかな（算術平均粗さ（Ｒａ）が小さい）ほど、シール部材と回転軸１１２との接触面積が増え、温度上昇しやすくなる。
そのため、軸受部材１１０の温度上昇を抑えるためには、接触面１１２ａの算術平均粗さ（Ｒａ）の値を大きくすることが有効である。しかし、この算術平均粗さ（Ｒａ）を単純に大きくすると、シール部材１１３の損傷を早め、シール部材１１３の耐久性を悪化させる。そのため、シール部材１１３の耐久性をも考慮して接触面１１２ａの算術平均粗さ（Ｒａ）を決定する必要がある。
軸受部材１１０の耐久性を考慮すれば算術平均粗さ（Ｒａ）は小さければ小さいほどよいが、図８から発熱の状態を考慮すると、算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．８以下とすることが望ましい。即ち、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．８以下の場合、温度上昇率は加速度的に変化するが、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．８を超えると算術平均粗さ（Ｒａ）の変更による発熱の抑制効果を得にくくなるため、算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．８以下とすることが望ましい。

ここで最も温度上昇の高い軸受部材に合わせて全ての軸受部材で回転軸１１２の接触面１１２ａにおける算術平均粗さ（Ｒａ）を同じにすると、温度上昇に余裕がある場合であっても耐久性を下げることになる。そこで、発熱量に応じて該当する回転軸における接触面の算術平均粗さ（Ｒａ）の値を変更する。これにより、効率的に軸受部材の温度上昇を抑えることができる。本実施形態では同一仕様の軸受部材の軸受部材において、回転軸１１２の接触面１１２ａの算術平均粗さ（Ｒａ）を変更するだけであるから、ケースへの取り付け位置によって発熱量が異なる軸受部材の温度上昇を簡単な構成によって抑制することができる。

図４に示した現像装置５において、軸受部材８２、８３、８４、８５が、例えば軸受部材８５＞軸受部材８２＞軸受部材８３≒軸受部材８４の順に発熱量が大きくなった場合を考える。このとき、軸受部材８５の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．８程度、軸受部材８２の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．６程度、軸受部材８３、軸受４４の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．４程度とすることが望ましい。このよう、算術平均粗さを変化させることで軸受部材の温度上昇を制御すると、シール部材のニップ力が変わらず、シール性を劣化させない。

なお、この算術平均粗さ（Ｒａ）の値は、必ずしも発熱量の大きさの順番に大きくする必要はなく、トナーの融点温度まで達しないことが判明している場合は、各軸受において同じ算術平均粗さ（Ｒａ）とすることができる。例えば、軸受部材８５＞軸受部材８２＞軸受部材８３≒軸受部材８４の順に発熱量が大きくなった場合に、軸受部材８３の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．４としても温度上昇の規格を達するのであれば、軸受部材８２、８３、８４の算術平均粗さ（Ｒａ）を全て０．４としても良い。または、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．４と０．６の場合で耐久性に差異がないと分かっていて、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．４だと温度上昇を達成するのが困難な場合は軸受部材８２、８３、８４の算術平均粗さ（Ｒａ）を全て０．６としても良い。

また、現像装置の形式が異なると、各軸受の発熱状態が変わるため、回転軸の平均算術粗さ（Ｒａ）の設定を変更する必要がある。以下、いわゆる横２軸循環方式の現像装置と、いわゆるＯＤ現像（ワンデイレクション現像）方式の現像装置の場合について説明する。

まず、横２軸循環方式の現像器の場合について説明する。図９は軸受部材の位置を示す図であり（ａ）はプロセスカートリッジを示す断面図、（ｂ）はプロセスカートリッジの概略平面図である。横２軸循環方式の現像装置１３０においては、図９（ａ）に示すように、ケース１３０ａ内にトナー補給側スクリュ１３２（回転搬送手段）と、現像ローラ側スクリュ１３１（回転搬送手段）とが回転軸が略平行となるように並列に配置されている。現像装置１３０において、現像ローラ１３３との現像剤のやり取りは現像ローラ側スクリュ１３１が配置されている空間部１３４で行われる。現像ローラ側スクリュ１３１から現像剤が汲み上げられて、同じく現像ローラ側スクリュ１３１上に現像剤が離脱回収される。

即ち、現像ローラ側スクリュ１３１は、現像剤を汲み上げて現像ローラ１３３に供給する。現像ローラ側スクリュ１３１は、現像ローラ１３３内の磁極配置による磁力の反撥を利用して現像剤を回収する。現像ローラ側スクリュ１３１とトナー補給側スクリュ１３２は、回転しながら現像剤を回転軸の軸方向に移動させるが、トナー補給側スクリュ１３２は、トナー濃度検知センサの検知結果に応じて新たに補給されるトナーを含めて現像剤の攪拌混合を行う。

一方、現像ローラ側スクリュ１３１により現像剤が汲み上げられる位置には、現像ローラ１３３と対向する先端を近接させた層厚規制部材１３５が配置されている。
層厚規制部材１３５は、ブレード部材であり、現像ローラ１３３の表面に対して所定隙間を設けて先端が位置決めされている。

このような現像装置１３０において、図９（ｂ）に示すように、現像ローラ側スクリュ１３１は回転軸が軸受部材１４１Ｆ、軸受部材１４１Ｒで支持され、トナー補給側スクリュ１３２は回転軸が軸受部材１４２Ｆ、軸受部材１４２Ｒで支持されている。なお、現像ローラ１３３は、回転軸が軸受１４３、軸受１４３で支持されている。各軸受部材１４１Ｆ、１４１Ｒ、１４２Ｆ、１４２Ｒの構成は、図７（ａ）に示したものと同一の構成である。

現像装置１３０にあって、現像剤は、現像ローラ側スクリュ１３１とトナー補給側スクリュ１３２との間で図中矢印のように搬送される。現像装置１３０にあって、駆動力は、軸受部材１４１Ｒ、軸受部材１４１Ｆ、軸受部材１４２Ｆ、軸受部材１４２Ｒの順に伝達される。軸受部材１４１Ｒには、上流側から駆動力による負荷がかかる他、現像剤の流れによる負荷がかかる。このため、軸受部材１４１Ｒの発熱量が一番大きい。
また、軸受部材１４１Ｆと軸受部材１４２Ｆとを比較すると、駆動力の伝達方向としては１４１Ｆから軸受部材１４２Ｆとなるため軸受部材１４１Ｆにより大きな駆動力がかかるが、現像剤の流れとしては軸受部材１４２Ｆにより大きな現像剤の圧がかかる。駆動力と現像剤圧の両方の影響を考慮すると軸受部材１４１Ｆと軸受部材１４２Ｆは同等の発熱量となる。
更に、軸受部材１４２Ｒは剤流れの上流側かつ駆動伝達の下流側でもあるため温度が最も低くなっている。
このため、発熱量は、軸受部材１４１Ｒ＞軸受部材１４１Ｆ≒軸受部材１４２Ｆ＞軸受部材１４２Ｒとなる

以上の結果から、回転軸の平均算術粗さ（Ｒａ）を、軸受部材１４１Ｒ＞軸受部材１４１Ｆ≒軸受部材１４２Ｆ＞軸受部材１４２Ｒとする。具体的には、軸受部材１４１Ｒの平均算術粗さ（Ｒａ）を０．８程度、軸受部材１４１Ｆと軸受部材１４２Ｆの平均算術粗さ（Ｒａ）を０．６程度、軸受部材１４２Ｒの平均算術粗さ（Ｒａ）を０．４程度とする。

次にＯＤ方式の現像装置の場合について説明する。図１０は軸受部材の位置を示す図であり（ａ）はプロセスカートリッジを示す断面図、（ｂ）は概略平面図である。図１０（ａ）に示すように、ＯＤ方式の現像装置１５０において、現像剤は、現像ローラ１５３側に配置された供給スクリュ１５１（回転搬送手段）から汲み上げられて、もう一方の回収スクリュ１５２（回転搬送手段）によって離脱回収される。

即ち、ケース１５０ａ内において、供給スクリュ１５１が配置された供給搬送路１５１ａと、回収スクリュ１５２が配置された回収搬送路１５２ａとは仕切り板１５４によって空間的に仕切られている。また、仕切り板１５４は、軸方向に直交する断面における端部が現像ローラ１５３の表面に対向し、且つ現像ローラ１５３に近接して配置されることにより、現像ローラ１５３の表面上から現像剤の離脱を促す分離板としても機能する。仕切り板１５４の分離板としての機能により、現像ローラ１５３に担持され、感光体と対向する現像領域を通過した現像剤が、供給搬送路１５１ａに到達することを防止し、回収搬送路１５２ａ内へ向けて現像剤を滞りなく移動させることができる。

このような現像装置１５０において、図１０（ｂ）に示すように、供給スクリュ１５１の回転軸は軸受部材１６１Ｆ、軸受部材１６１Ｒで支持され、回収スクリュ１５２の回転軸は軸受部材１６２Ｆ、軸受部材１６２Ｒで支持されている。なお、現像ローラ１５３の回転軸は、軸受１６３、１６３で支持されている。各軸受部材１６１Ｆ、１６１Ｒ、１６２Ｆ、１６２Ｒの構成は、図７（ａ）に示したものと同一の構成である。

現像装置１５０にあって、現像剤は、供給スクリュ１５１と回収スクリュ１５２との間で図中矢印のように搬送される。また、駆動力は、軸受部材１６１Ｒ、軸受部材１６１Ｆ、軸受部材１６２Ｆ、軸受部材１６２Ｒの順に伝達される。ここで、軸受部材１６１Ｆ、軸受部材１６２Ｆは、軸受部材１６１Ｒ、軸受部材１６２Ｒ側の軸受と比較して大きく、またその軸受の外側にギアが接続されているため、放熱しやすく、一番発熱量が低い。また、軸受部材１６２Ｒに対して軸受部材１６１Ｒは、軸受よりも外側に回転軸が飛び出す構造であり、発生した熱を外に放熱しやすい。このため、軸受部材１６２Ｒよりも発熱量が低い。
このため、発熱量は軸受部材１６２Ｒ＞軸受部材１６１Ｒ＞軸受部材１６１Ｆ≒軸受部材１６２Ｆとなる。

上記の結果から、各平均算術粗さ（Ｒａ）も軸受部材１６２Ｒ＞軸受部材１６１Ｒ＞軸受部材１６１Ｆ≒軸受部材１６２Ｆとする。具体的には、軸受部材１６２Ｒの平均算術粗さ（Ｒａ）を０．８程度、軸受部材１６１Ｒの平均算術粗さ（Ｒａ）を０．６程度、軸受部材１６１Ｆと軸受部材１６２Ｆの平均算術粗さ（Ｒａ）を０．４程度とする。

なお、上記各実施形態に係る現像装置では、長時間の使用で、粗い表面とした接触面が摩耗して滑らかになったり、あるいは粗い表面とした接触面と接触する相手側の部位が、粗い表面とした接触面に削られたりしてしまうことがある。このため、回転軸又はシール部材の一方又は双方に耐摩耗性に優れた素材をコーティングして薄膜を形成する。薄膜の一例としては、耐摩耗性が高く、また相手攻撃性の低いアモルファス炭素膜をあげることができる。アモルファス炭素膜は水素の含有量やｓｐ２／ｓｐ３結合比などにより硬さなどの特性をコントロールできる。
コーティングを行うことにより表面摩擦係数が下がり（０．２〜０．３程度）、コーティングされた部材自信が削れにくくなり、かつ、接触相手部材を摩耗させにくくすることができる。

＜本発明の実施態様例の構成、作用、効果＞
＜第１態様＞
本態様は現像剤を収容する下ケース７６と、下ケース７６に設けられた軸受部材８２、８３、８４、８５と、各軸受部材により回転軸を夫々回転自在に軸支されると共に、下ケース７６内で回転軸５５Ａ、５６Ａ周りに回転することによって軸方向に現像剤を攪拌しながら搬送する第１搬送スクリュ５５、第２搬送スクリュ５６と、を備える現像装置５であって、各軸受部材８２、８３、８４、８５は、回転軸９０を回転自在に軸支する軸受本体９１ａ、９１ｂと、回転軸９０の周面と接触して各軸受本体側への粉体の侵入を防止するシール部９３と、を備え、軸受本体９１ａ、９１ｂの体積は、シール部９３と回転軸９０の周面との接触により発生する熱を逃がすに十分な大きさとなるように、接触による発熱量に応じて設定されていることを特徴とする。
本態様において、軸受部材の軸受本体の体積、即ち熱容量は、シール部９３と回転軸９０の周面との接触により発生する熱を逃がすに十分な大きさに設定されている。発熱量が大きいほど軸受部材の軸受本体の体積を大きく設定して、熱を逃がすに十分な体積を確保すればよい。本態様によれば、ケースへの取り付け位置によって発熱量が異なる軸受部材の温度上昇を簡単な構成によって抑制することができる。

＜第２態様＞
本態様において、軸受本体９１ａ、９１ｂは、発熱量が大きいほど、熱伝導率が大きく設定されていることを特徴とする。
本態様によれば、発熱量が大きいほど、軸受本体における熱の伝導性が良好になる。よって、発熱量の大きな軸受部材において大きな熱量をより迅速に伝達できる。このため、ケースへの取り付け位置によって発熱量が異なる軸受部材の温度上昇を簡単な構成によって抑制することができる。

＜第３態様＞
本態様は、回転軸９０の軸方向各端部を夫々回転自在に軸支する２対の軸受部材８２、８３、８４、８５を備え、各軸受部材８２、８３、８４、８５に配置されるシール部９３は同一の構成を備えることを特徴とする。
本態様によれば、全ての軸受部材に同一のシール部を使用できる。これにより、コストの上昇を抑制することができる。

＜第４態様＞
本態様は、粉体を収容するケース１３０ａと、ケース１３０ａに設けられた軸受部材１４１Ｆ、１４１Ｒ、１４２Ｆ、１４２Ｒと、軸受部材１４１Ｆ、１４１Ｒ、１４２Ｆ、１４２Ｒにより回転軸を回転自在に軸支されると共に、ケース１３０ａ内で回転軸周りに回転することによって軸方向に現像剤を攪拌しながら搬送する現像ローラ側スクリュ１３１、トナー補給側スクリュ１３２を備える現像装置１３０であって、各軸受部材１４１Ｆ、１４１Ｒ、１４２Ｆ、１４２Ｒは、回転軸１１２を回転自在に軸支する軸受本体１１１と、回転軸１１２の周面と接触して各軸受本体側への現像剤の侵入を防止するシール部材１１３と、を備え、回転軸１１２におけるシール部材１１３との接触面１１２ａの算術平均粗さ（Ｒａ）は、接触による発熱量に応じて設定されていることを特徴とする。
本態様によれば、接触面の算術平均粗さ（Ｒａ）を調整することにより、軸受部材における発熱量を制御できるので、ケースへの取り付け位置によって発熱量が異なる軸受部材の温度上昇を簡単な構成によって抑制することができる。

＜第５態様＞
本態様は、回転軸１１２におけるシール部材１１３との接触面１１２ａは、発熱量が大きいほど、算術平均粗さが（Ｒａ）大きく設定されていることを特徴とする。
本態様によれば、接触面を大きい算術平均粗さ（Ｒａ）にすることにより、接触面積が減少して発熱量が小さくなる。このため、ケースへの取り付け位置によって発熱量が異なる軸受部材の温度上昇を簡単な構成によって抑制することができる。

＜第６態様＞
本態様は、ケース１３０ａには、４個の軸受部材１４１Ｆ、１４１Ｒ、１４２Ｆ、１４２Ｒが設けられており、軸受部材１４１Ｆ、１４１Ｒ、１４２Ｆ、１４２Ｒに配置される回転軸１１２とシール部材１１３との間のシール性能は同一であることを特徴とする。
本態様によれば、全ての軸受部材１４１Ｆ、１４１Ｒ、１４２Ｆ、１４２Ｒにおけるシール性能は同一である。このため、特定の軸受部材におけるシール性が劣ることなく、全ての軸受部材で良好なシール性を得ることができる。

＜第７態様＞
本態様は下ケース７６内に並行に配置され、互いに反対方向に現像剤を搬送する第１搬送スクリュ５５、第２搬送スクリュ５６と、第１搬送スクリュ５５、第２搬送スクリュ５６の軸方向両端部間を連通させつつ、第１搬送スクリュ５５、第２搬送スクリュ５６の間を仕切る仕切り壁５９と、を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、現像剤は、第１搬送スクリュ５５と第２搬送スクリュ５６とで攪拌されて搬送される。これにより、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤を良好に攪拌できる。

＜第８態様＞
本態様は、感光体１が担持する潜像をトナーによって現像する現像装置５であって、粉体が少なくともトナーを含む現像剤であることを特徴とする。
本態様によれば、感光体１は、現像装置５によってトナーで現像される。これにより感光体１にトナー像を形成することができる。

＜第９態様＞
本態様は、少なくとも現像装置５と、現像装置５から供給される現像剤により、担持した静電潜像を現像される感光体１と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ６である。
本態様によれば、プロセスカートリッジは現像装置５と、感光体１とを備える。これにより、プロセスカートリッジを交換するだけで現像装置５と感光体１とを寿命到達時に交換できる。

＜第１０態様＞
本態様は現像装置５、又はプロセスカートリッジ６を備えたことを特徴とするプリンタ１００である。
本態様によれば、現像装置の搬送スクリュを支持する軸受部材が過熱すること防止できる。これにより、安定した画像形成を実現できる。

５：現像装置（粉体搬送装置）、５５：第１搬送スクリュ（回転搬送手段）、５５Ａ：回転軸、５６：第２搬送スクリュ（回転搬送手段）、７６：下ケース（ケース）、８２：軸受部材、８３：軸受部材、８４：軸受部材、８５：軸受部材、９１ａ：軸受本体、９１ｂ：軸受本体。９３：シール部（シール部材）、１１０：軸受部材、１１１：軸受本体、１１２：回転軸、１１２ａ：接触面、１１３：シール部材、１１３ａ：接触面

特開２０１４−０４１２０８公報

Claims (10)

1. 粉体を収容するケースと、
   該ケースに設けられた第一の軸受部材と、第二の軸受部材と、
   前記各軸受部材により回転軸を回転自在に軸支されると共に、前記ケース内で回転軸周りに回転することによって軸方向に前記粉体を攪拌しながら搬送する少なくとも１つの回転搬送手段と、を備える粉体搬送装置であって、
   前記第一の軸受部材は、第一の軸受本体と、前記回転軸の周面と接触して前記第一の軸受本体側への前記粉体の侵入を防止する第一のシール部材を備え、
   前記第二の軸受部材は、第二の軸受本体と、前記回転軸の周面と接触して前記第二の軸受本体側への前記粉体の侵入を防止する第二のシール部材を備え、
   前記第一のシール部材の前記回転軸に対するニップ力よりも前記第二のシール部材の前
   記回転軸に対するニップ力が高く、
   前記第二の軸受部材本体の体積は前記第一の軸受部材本体の体積よりも大きいことを特徴とする粉体搬送装置。
2. 粉体を収容するケースと、
   該ケースに設けられた第一の軸受本体を有する第一の軸受部材と、第二の軸受本体を有する第二の軸受部材と、
   前記各軸受部材により回転軸を回転自在に軸支されると共に、前記ケース内で回転軸周りに回転することによって軸方向に前記粉体を攪拌しながら搬送する複数の回転搬送手段と、
   前記複数の回転搬送手段に駆動力を与える駆動源と、を備える粉体搬送装置であって、
   前記第二の軸受部材は、前記第一の軸受部材よりも前記駆動源からの駆動伝達の上流側に配置され、
   前記第二の軸受部材本体の体積は前記第一の軸受部材本体の体積よりも大きいことを特徴とする
   粉体搬送装置。
3. 前記第一の軸受部材と前記第二の軸受部材はシール部材と軸受本体とで構成され、
   前記第二の軸受部材の軸受本体の熱伝導率は、前記第一の軸受部材の軸受本体の熱伝導率よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体搬送装置。
4. 粉体を収容するケースと、
   該ケースに設けられた第一の軸受部材、及び第二の軸受部材と、
   前記各軸受部材により回転軸を回転自在に軸支されると共に、前記ケース内で回転軸周りに回転することによって軸方向に前記粉体を攪拌しながら搬送する少なくとも１つの回転搬送手段と、を備える粉体搬送装置であって、
   前記第一の軸受部材は、前記回転軸の周面と接触して前記各軸受本体側への前記粉体の侵入を防止する第一のシール部材を備え、
   前記第二の軸受部材は、前記回転軸の周面と接触して前記各軸受本体側への前記粉体の侵入を防止する第二のシール部材を備え、
   前記第一のシール部材の前記回転軸に対するニップ力よりも前記第二のシール部材の前記回転軸に対するニップ力が高く、
   前記第二のシール部材と前記回転軸との接触面の算術平均粗さは、前記第一のシール部材と前記回転軸との接触面の算術平均粗さよりも大きいことを特徴とする粉体搬送装置。
5. 粉体を収容するケースと、
   該ケースに設けられた第一の軸受部材、及び第二の軸受部材と、
   前記各軸受部材により回転軸を回転自在に軸支されると共に、前記ケース内で回転軸周りに回転することによって軸方向に前記粉体を攪拌しながら搬送する複数の回転搬送手段と、
   前記複数の回転搬送手段に駆動力を与える駆動源と、を備える粉体搬送装置であって、
   前記第二の軸受部材は、前記第一の軸受部材よりも前記駆動源からの駆動伝達の上流側に配置され、
   前記第一の軸受部材は、前記回転軸の周面と接触して前記各軸受本体側への前記粉体の侵入を防止する第一のシール部材を備え、
   前記第二の軸受部材は、前記回転軸の周面と接触して前記各軸受本体側への前記粉体の侵入を防止する第二のシール部材を備え、
   前記第二のシール部材と前記回転軸との接触面の算術平均粗さは、前記第一のシール部材と前記回転軸との接触面の算術平均粗さよりも大きいことを特徴とする粉体搬送装置。
6. 前記第一の軸受部材と前記第二の軸受部材はシール部材と軸受本体とで構成され、
   前記第二の軸受部材の軸受本体の熱伝導率は、前記第一の軸受部材の軸受本体の熱伝導率よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の粉体搬送装置。
7. 前記ケース内に並行に配置され、互いに反対方向に前記粉体を搬送する２つの前記回転搬送手段と、２つの前記回転搬送手段の軸方向両端部間を連通させつつ、２つの前記回転搬送手段の間を仕切る仕切部材と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の粉体搬送装置。
8. 像担持体が担持する潜像をトナーによって現像する現像装置であって、
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の粉体搬送装置を備え、前記粉体が少なくとも前記トナーを含む現像剤であることを特徴とする現像装置。
9. 少なくとも、請求項８に記載の現像装置と、該現像装置から供給される現像剤により、担持した静電潜像を現像される像担持体と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項８に記載の現像装置、又は請求項９に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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