JP7110865B2 - トナー搬送装置、現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents

トナー搬送装置、現像装置、及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、トナー搬送装置、現像装置、及び画像形成装置に関する。
特許文献1の軸受は、内輪の内径面に嵌め込まれた断熱スリーブの一端に外向きのフランジを設け、フランジの軸受側端面と対向する面に環状の凸部を形成する。この凸部を内輪と外輪との間の隙間に挿入して隙間の一側端を塞ぎ、凸部と外輪との間でラビリンスシール効果が得られるようにして密封性を向上させるとともに、軸受に組込まれているシールド板の1枚を不要としている。
特許文献2の軸受では、軸受の外輪に外輪側シールド板を内輪と非接触状態に固定し、内輪に内輪側シールド板を外輪と非接触状態に固定する。外輪側シールド板が内側に、内輪側シールド板が外側になるように対向配置し、シールド板間にラビリンス隙間を形成する。シールド板先端部は、相手側シールド板に向けて屈曲して、ラビリンス隙間の出入口を狭めている。
特開2003-130068号公報 特開2009-204142号公報
本発明は、内輪と外輪間の隙間が外側に開放される場合と比較して、軸受内へのトナーの浸入を抑制することができるトナー搬送装置、現像装置、及び画像形成装置の提供を目的とする。
態様1は、軸を支持する内輪、該内輪の外周部に配置された複数の転動体、及び前記内輪を包囲するように前記転動体の外側に配置された外輪を有する軸受と、前記内輪及び前記外輪の一方側に対向して配置された対向部と、前記外輪の他方側の他縁部に設けられ前記軸の方向へ延びて前記内輪の他方側の他端面の少なくとも一部を覆うフランジと、前記外輪の一方側の一縁部を構成するとともに前記内輪の一方側の一端面より延び出して前記対向部と相対移動可能に嵌合する嵌合部と、を備えたトナー搬送装置。
態様2では、前記嵌合部は、前記対向部に設けられた凸部の外周部を包囲するように嵌合する態様1に記載のトナー搬送装置。
態様3では、前記凸部の外径寸法は、前記内輪の外径寸法より大きい態様2に記載のトナー搬送装置。
態様4では、前記嵌合部は、前記対向部に設けられた環状に突出する突条の内側に嵌合する態様1に記載のトナー搬送装置。
態様5では、前記嵌合部の内側に配置される凸部が前記対向部に設けられている態様4に記載のトナー搬送装置。
態様6では、前記軸受の前記内輪及び前記外輪は合成樹脂で形成されている態様1から態様5のいずれかに記載のトナー搬送装置。
態様7では、前記対向部は前記軸と一体的に回転するギアである態様1から態様6のいずれかに記載のトナー搬送装置。
態様8では、態様1から態様7のいずれかに記載のトナー搬送装置と、該トナー搬送装置で搬送されたトナーが供給される現像ロールと、を備えた現像装置。
態様9では、態様8に記載の現像装置と、該現像装置の前記現像ロールから供給されるトナーによってトナー画像が形成される感光体ドラムと、を備えた画像形成装置。
態様1では、内輪と外輪間の隙間が外側に開放される場合と比較して、軸受内へのトナーの浸入を抑制することができる。
態様2では、軸受の外側から軸受内へ通じる隙間を嵌合部の内周面に沿って延ばすことができる。
態様3では、凸部の外径寸法が内輪の外径寸法以下の場合と比較して、凸部と嵌合部との間の隙間を狭くすることができる。
態様4では、軸受の外側から軸受内へ通じる隙間を嵌合部の外周面に沿って延ばすことができる。
態様5では、軸受の外側から軸受内へ通じる隙間を嵌合部の内周面に沿って延ばすことができる。
態様6では、内輪及び外輪を金属で形成する場合と比較して、低コスト化を図ることができる。
態様7では、専用の対向部を設ける場合と比較して、コンパクト化を図ることができる。
態様8では、内輪と外輪間の隙間が外側に開放される場合と比較して、現像装置における軸受内へのトナーの浸入を抑制することができる。
態様9では、内輪と外輪間の隙間が外側に開放される場合と比較して、現像装置の軸受内へのトナーの浸入を抑制した画像形成装置が得られる。
第一実施形態の画像形成装置を示す模式図である。 第一実施形態のトナー搬送装置を備えた現像装置を示す断面図である。 図2のA部拡大図である。 図2のB部拡大図である。 第一実施形態のギアからの軸を軸受で支持した状態を示す要部の断面図である。 図5に対応した比較例を示す要部の断面図である。 第二実施形態のギアからの軸を軸受で支持した状態を示す要部の断面図である。 第三実施形態のギアからの軸を軸受で支持した状態を示す要部の断面図である。
<第一実施形態>
本実施形態に係るトナー搬送装置を備えた画像形成装置の一例について、図1から図5を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Hは、装置の上下方向(鉛直方向)を示し、矢印Wは、装置の幅方向(水平方向)を示し、矢印Dは、装置の奥行方向(水平方向)を示す。
(画像形成装置の全体構成)
本実施形態に係る画像形成装置10には、図1に示したように、用紙Pが収容される用紙収容部12と、用紙Pを搬送する搬送部14と、用紙Pに画像形成を行う画像形成部16とが下方から上方に順に設けられている。
〔用紙収容部〕
用紙収容部12は、画像形成装置10の筐体10Aから装置奥行方向の手前側に引き出し可能な収容部材12Aを備えており、この収容部材12Aに用紙Pが積載される。また、用紙収容部12は、収容部材12Aに積載された用紙Pを、搬送部14を構成する搬送経路14Aへ送り出す送出ロール14Bを備える。
〔搬送部〕
搬送部14は、用紙収容部12の送出ロール14Bで送り出された用紙Pを、搬送経路14Aに沿って画像形成部16及び用紙排出部10Bの順で搬送する複数の搬送ロール14Cを備える。
〔画像形成部〕
画像形成部16は、黒色のトナー画像を形成する画像形成部の一例としての画像形成ユニット18を備える。
画像形成ユニット18は、電圧が印加される帯電ロール24と、帯電ロール24によって表面がマイナスに帯電される感光体ドラム20とを備える。また、画像形成ユニット18は、入力データに基づいて帯電された感光体ドラム20の表面に露光光を照射して静電潜像を形成する露光ユニット26と、感光体ドラム20に形成された静電潜像を現像してトナー画像として可視化する現像装置30とを備える。
また、画像形成部16は、搬送経路14Aに沿って搬送される用紙Pを感光体ドラム20と共に転写位置Tで挟み感光体ドラム20のトナー画像を用紙Pに転写する転写ロール22と、用紙Pに転写されたトナー画像を熱と圧力で定着する定着装置28とを備える。
<現像装置の構成>
現像装置30は、図2から図4に示すように、トナー搬送装置100を含んで構成される。
現像装置30は、筐体32と、感光体ドラム20の静電潜像をトナー画像として現像する現像ロール34と、現像ロール34に現像剤Gを供給する供給オーガ36と、現像剤Gを撹拌する撹拌オーガ38とを備える。現像剤Gは、トナーTNと磁性キャリアとを主要成分とする二成分現像剤である。
〔筐体〕
現像装置30の筐体32には、供給オーガ36が配置された供給部32Cと、撹拌オーガ38が配置された攪拌部32Dとが形成されており、供給部32Cと攪拌部32Dとの間に仕切32Eを備える。
仕切32Eには、図2中右側の端部に開口部が形成されており、この開口部によって攪拌部32Dで攪拌された現像剤Gを供給部32Cへ通過させる下流側連絡通路32Fが形成されている。
また、仕切32Eには、図2中右側の端部に開口部が形成されており、この開口部によって供給部32Cからの現像剤Gを攪拌部32Dへ戻す上流側連絡通路32Gが形成されている。
〔供給オーガ〕
供給オーガ36は、供給軸36Aと、供給軸36Aの外周面に形成された螺旋状の供給羽根36Bを備える。供給軸36Aは、筐体32に回転可能に支持されており、供給軸36Aは、回転駆動される。
供給オーガ36は、下流側連絡通路32Fから供給部32Cに送られた現像剤Gを供給羽根36Bによって上流側(図2中右側)から下流側(図2中左側)へ搬送しながら攪拌し、攪拌時に摩擦帯電されたトナーTNを現像ロール34に供給する。また、供給オーガ36は、下流側(図2中左側)へ搬送した現像剤Gを、上流側連絡通路32Gを介して攪拌部32Dの撹拌オーガ38に受け渡す。
〔撹拌オーガ〕
撹拌オーガ38は、撹拌軸38Aと、撹拌軸38Aの外周面に形成されている螺旋状の撹拌羽根38Bとを備える。撹拌軸38Aは、筐体32に回転可能に支持されており、撹拌軸38Aは、回転駆動される。
撹拌オーガ38は、トナー補充部70(図1参照)から新たに供給されたトナーTNを上流側連絡通路32Gより受け渡された現像剤Gと共に撹拌羽根38Bで撹拌しながら下流側(図2中右側)へ搬送する。これにより、現像剤Gを攪拌部32Dと供給部32Cとの間で循環する。
図3は、図2のA部拡大図であり、現像装置30の筐体32の一端部が示されている。筐体32の一端側には、一端側ギアケース102が設けられており、一端側ギアケース102には、供給オーガ36と共に回転する供給側ギア104と、撹拌オーガ38を回転する為の攪拌側ギア106とが収容されている。
供給側ギア104には、供給側軸108が一体的に形成されており、一方側IGへ延び出した供給側軸108の一端部は、一端側ギアケース102に設けられた固定軸受110によって回転自在に支持されている。供給側ギア104の一端面104Aには、凹溝104Bが供給側軸108を包囲するように形成されており、軽量化が図られている。
攪拌側ギア106には、攪拌側軸112が一体的に形成されており、一方側IGへ延び出した攪拌側軸112の一端部は、一端側ギアケース102に設けられた固定軸受114によって回転自在に支持されている。攪拌側ギア106の一端面106Aには、凹溝106Bが攪拌側軸112を包囲するように形成されており、軽量化が図られている。
供給側ギア104の周面のギア部104Cと攪拌側ギア106の周面のギア部106Cとは、互いに噛み合うように供給側ギア104及び攪拌側ギア106が配置されており、供給側ギア104の回転に伴って攪拌側ギア106が回転する。
この筐体32の一端には、供給部32Cに通じるキャップ装着穴116と、攪拌部32Dに通じる貫通穴118を有した円筒部120とが形成されており、キャップ装着穴116には、軸受キャップ122が装着されている。軸受キャップ122の内側には、供給側ギア104より延び出した供給側軸108が軸受124を介して回転自在に支持されている。供給側軸108の先端部に形成された横断面D字状のD字部108Aは、供給オーガ36の供給軸36Aの端面に形成されたD字穴36Cに挿入されている。
円筒部120の内側には、攪拌側ギア106より延び出した攪拌側軸112が軸受126を介して回転自在に支持されている。攪拌側軸112の先端部に形成された横断面D字状のD字部112Aは、撹拌オーガ38の撹拌軸38Aの端面に形成されたD字穴38Cに挿入されている。
図4は、図2のB部拡大図であり、現像装置30の筐体32の他端部が示されている。筐体32の他端側には、他端側ギアケース130が設けられており、他端側ギアケース130には、供給オーガ36を回転駆動する為の駆動ギア132が収容されている。
駆動ギア132には、駆動軸134が一体的に形成されており、他方側TGへ延び出した駆動軸134の他端部は、他端側ギアケース130に一体形成された筒状軸受130Aに回転自在に支持されている。駆動ギア132の他端面132Aには、凹溝132Bが駆動軸134を包囲するように形成されており、軽量化が図られている。駆動ギア132は、図示しない駆動源から回転力が加えられ回転する。
この筐体32の他端には、供給部32Cに通じる貫通穴136を有した他端側円筒部138と、攪拌部32Dに通じる開口部140とが形成されている。また、撹拌オーガ38の他端部は、開口部140より外側に延び出し、筐体32の壁面に回転自在に支持されている。
また、他端側円筒部138の内側には、駆動ギア132より延び出した駆動軸134が軸受142を介して回転自在に支持されており、駆動軸134の先端部は、供給オーガ36の供給軸36Aの端面に回り止めされた状態で挿入されている。
図5は、供給側ギア104の供給側軸108を軸受124で支持した支持部構造を簡略化した拡大図である。
この軸受124は、貫通した供給側軸108を支持する円筒状の内輪150と、内輪150の外周部に配置された複数の転動体152と、内輪150を包囲するように転動体152の外側に配置された外輪154とを備えている。この軸受124の一方側IG(軸方向で筐体32の外側)には、供給側軸108と一体的に回転する供給側ギア104が配置されている。供給側ギア104は、軸受124の一方側IGに対向するとともに軸受124の径方向全体を覆うように対向して配置された対向部の一例を構成する。
転動体152は、球状のボールで形成されており、この軸受124は、ボールベアリング(玉軸受)と言い換えられる。各転動体152は、保持器156によって回転自在に保持されており、隣接する転動体152間の距離は、定められた間隔に保持されている。
本実施形態では、転動体152としてボールを用いたボールベアリングを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。例えば転動体152としてコロを用いたコロ軸受であってもよい。
外輪154は、内輪150より大径の円筒状に形成されており、他方側TGの他縁部には、供給側軸108の方向へ延びて内輪150の内輪他端面150Aの少なくとも一部を覆うフランジ158が一体形成されている。
言い換えると、このフランジ158は、外輪154の他縁より軸受124の回転中心Cへ向けて延び出している。
これにより、軸受124の他端側において、内輪150と外輪154との間の隙間がフランジ158で覆われており、フランジ158は、内輪150の貫通穴150Bを貫通する供給側軸108及び内輪150と接しない長さに設定されている。
外輪154の一縁部は、内輪150の内輪一端面150Cより延び出すとともに、対向部である供給側ギア104と相対移動可能に嵌合する嵌合部160を構成する。
言い換えると、内輪150の内輪一端面150Cより一方側IGへ延び出した外輪154の部分が嵌合部160を構成する。
供給側ギア104の他端面104Dには、円柱状に突出した凸部162が回転中心C上の軸芯部に一体形成されており、凸部162の凸部端面162Aから供給側軸108が延び出している。凸部端面162Aは、軸受124の内輪150の内輪一端面150Cに突き当てられており、供給側ギア104に対する軸受124の軸方向の位置が位置決めされている。これにより、外輪154の嵌合部160の先端と供給側ギア104の他端面104Dとの間に第一隙間164が形成されている。
第一隙間164は、組付け精度、部品寸法精度を考慮して下限値が定められており、本実施形態における第一隙間164の寸法は、一例として0.5mmとされている。
軸受124の外輪154における嵌合部160は、対向部である供給側ギア104に設けられた凸部162の外周部を包囲するように嵌合している。この嵌合状態において、嵌合部160の内周面と凸部162の外周面との間に第二隙間166が形成されるように凸部162の外径寸法D1が設定されている。
第二隙間166は、組付け精度、部品寸法精度を考慮して下限値が定められており、本実施形態における第二隙間166の寸法は、一例として0.5mmとされている。
凸部162の外径寸法D1は、軸受124の内輪150の外径寸法D2より大きく設定されており、凸部162と内輪150とが同寸法とされた場合と比較して、嵌合部160と凸部162との第二隙間166が狭くなるように構成されている。
供給側ギア104の他端面104Dには、凸部162を包囲するように環状に突出した突条168が一体形成されており、軸受124の外輪154における嵌合部160は、供給側ギア104の他端面104Dに設けられた突条168の内側に嵌合する。この嵌合状態において、嵌合部160の外周面と突条168の内周面との間に第三隙間170が形成されるように突条168の内径寸法D3が設定されている。
第三隙間170は、組付け精度、部品寸法精度を考慮して下限値が定められており、本実施形態における第三隙間170の寸法は、一例として0.5mmとされている。
凸部162と突条168との間には、嵌合部160が配置されるリング溝172が形成されており、リング溝172の溝幅は、嵌合部160の厚み寸法より大きく設定されている。
これにより、嵌合部160と供給側ギア104との軸方向及び回転方向の相対移動が許容されていると言い換えられる。
そして、軸受124の転動体152は、金属で形成されており、具体的には、ステンレス鋼(SUS)で形成されている。軸受124の内輪150と外輪154と保持器156とは、合成樹脂で形成されており、具体的には、ポリアセタール樹脂(POM)で形成されている。
(作用・効果)
以上の構成に係る本実施形態の作用について説明する。
供給側ギア104の供給側軸108を支持する軸受124は、外輪154の一縁部を構成する嵌合部160が内輪150の内輪一端面150Cより延び出して対向部の一例である供給側ギア104と相対移動可能に嵌合する。
このため、内輪150と外輪154間の隙間が外側に開放される場合と比較して、軸受124内へのトナーTNの浸入が抑制される。
また、軸受124内へのトナークラウド等によるトナーの浸入を抑制することで、軸受124の耐久性が向上する。
また、軸受124の外輪154の嵌合部160は、対向部を構成する供給側ギア104の他端面104Dに形成された凸部162の外周部を包囲するように嵌合する。これにより、軸受124の外側から軸受124内へ通じる隙間が嵌合部160の内周面に沿って延ばされる。
この凸部162の外径寸法D1は、内輪150の外径寸法D2より大きい。このため、凸部162の外径寸法D1が内輪150の外径寸法D2以下の場合と比較して、凸部162と嵌合部160との間の第二隙間166が狭くなる。
また、嵌合部160は、対向部を構成する供給側ギア104の他端面104Dに設けられた環状に突出する突条168の内側に嵌合する。このため、軸受124の外側から軸受124内へ通じる通路が嵌合部160の外周面に沿って延ばされる。
そして、軸受124の内輪150及び外輪154は合成樹脂で形成されている。このため、内輪150及び外輪154が金属で形成された場合と比較して、低コスト化が図られる。
また、対向部を構成する供給側ギア104は、軸受124の内輪150を貫通した供給側軸108と一体的に回転するギアである。このため、専用の対向部を設ける場合と比較して、コンパクト化が図られる。
(比較例)
図6は比較例を示す図であり、第一実施形態と同一又は同様部分に付いては同符号を付して説明を割愛し、異なる部分についてのみ説明する。
すなわち、この比較例の軸受200は、外輪154の他縁部にフランジ158が形成されているものの、外輪154の一縁は、内輪150の内輪一端面150Cより延び出していない。また、供給側ギア104の他端面104Dに形成された凸部162の外径寸法D1は、内輪150の外径寸法D2とほぼ等しい。
この比較例では、内輪150と外輪154間の隙間S(第一実施形態の第一隙間164と略同寸法)が外側に開放されており、この開放された隙間SからトナーTNが軸受200の内輪150と外輪154との間に浸入し易い。
これに対して、本実施形態では、図5に示したように、外輪154の一縁部を構成する嵌合部160が内輪150の内輪一端面150Cより延び出して供給側ギア104と相対移動可能に嵌合する。このため、比較例と比較して、軸受124内へのトナーTNの浸入が狭く長い曲がりくねった迷路構造の隙間によって抑制される。
また、本実施形態では、外輪154の嵌合部160の外周面と突条168の内周面との間に第三隙間170が形成されており、嵌合部160の先端と供給側ギア104の他端面104Dとの間に第一隙間164が形成されている。また、嵌合部160の内周面と凸部162の外周面との間に第二隙間166が形成されており、第三隙間170から第二隙間166によって軸受124の内側と外側とを繋ぐ通路がクランク状に形成されている。
このため、軸受124の内側と外側とを繋ぐ隙間Sが直線状に形成された比較例と比較して、軸受124内へのトナーTNの浸入経路が長くなるとともに、軸受124内へのトナーTNの浸入が抑制される。
そして、実施形態では、凸部162の外径寸法D1が、軸受124の内輪150の外径寸法D2より大きく、嵌合部160と凸部162間の第二隙間166が比較例より狭い。これによっても、軸受124内へのトナーTNの浸入が抑制される。
<第二実施形態>
図7は、第二実施形態を示す図であり、第一実施形態と同一又は同様部分に付いては同符号を付して説明を割愛し、異なる部分についてのみ説明する。なお、図7は、供給側ギア104の供給側軸108を軸受124で支持した支持部構造を簡略化した拡大図である。
すなわち、本実施形態では、第一実施形態と比較して、対向部を構成する供給側ギア104の他端面104Dに設けられた環状に突出する突条168が廃止されている。
このような構造においても、軸受124の外側から軸受124内へ通じる通路が嵌合部160の内周面に沿って延ばされるので、内輪150と外輪154間の隙間が外側に開放される場合と比較して、軸受124内へのトナーTNの浸入が抑制される。
<第三実施形態>
図8は、第三実施形態を示す図であり、第一実施形態と同一又は同様部分に付いては同符号を付して説明を割愛し、異なる部分についてのみ説明する。なお、図8は、供給側ギア104の供給側軸108を軸受124で支持した支持部構造を簡略化した拡大図である。
すなわち、本実施形態では、第一実施形態と比較して、対向部を構成する供給側ギア104の他端面104Dに形成された凸部162が廃止されている。
このような構造においても、軸受124の外側から軸受124内へ通じる通路が嵌合部160の外周面に沿って延ばされるので、内輪150と外輪154間の隙間が外側に開放される場合と比較して、軸受124内へのトナーTNの浸入が抑制される。
なお、各実施形態では、軸受124に対向して配置された対向部を供給側ギア104で構成した構造を例に挙げて説明したが、これに限定されるものでない。例えば、軸受124に対向して配置された対向部を筐体32の壁面で構成してもよい。
10 画像形成装置
20 感光体ドラム
30 現像装置
100 トナー搬送装置
104 供給側ギア(対向部の一例)
104A 一端面
142 軸受
150 内輪
150C 内輪一端面
152 転動体
154 外輪
158 フランジ
160 嵌合部
162 凸部
164 第一隙間
166 第二隙間
168 突条
170 第三隙間
D1 外径寸法
D2 外径寸法
D3 内径寸法
IG 一方側
TG 他方側
TN トナー

Claims (9)

  1. 軸を支持する内輪、該内輪の外周部に配置された複数の転動体、及び前記内輪を包囲するように前記転動体の外側に配置された外輪を有する軸受と、
    前記内輪及び前記外輪の一方側に対向して配置された対向部と、
    前記外輪の他方側の他縁部に設けられ前記軸の方向へ延びて前記内輪の他方側の他端面の少なくとも一部を覆うフランジと、
    前記外輪の一方側の一縁部を構成するとともに前記内輪の一方側の一端面より延び出して前記対向部と相対移動可能に嵌合する嵌合部と、
    を備えたトナー搬送装置。
  2. 前記嵌合部は、前記対向部に設けられた凸部の外周部を包囲するように嵌合する請求項1に記載のトナー搬送装置。
  3. 前記凸部の外径寸法は、前記内輪の外径寸法より大きい請求項2に記載のトナー搬送装置。
  4. 前記嵌合部は、前記対向部に設けられた環状に突出する突条の内側に嵌合する請求項1に記載のトナー搬送装置。
  5. 前記嵌合部の内側に配置される凸部が前記対向部に設けられている請求項4に記載のトナー搬送装置。
  6. 前記軸受の前記内輪及び前記外輪は合成樹脂で形成されている請求項1から請求項5のいずれかに記載のトナー搬送装置。
  7. 前記対向部は前記軸と一体的に回転するギアである請求項1から請求項6のいずれかに記載のトナー搬送装置。
  8. 請求項1から請求項7のいずれかに記載のトナー搬送装置と、
    該トナー搬送装置で搬送されたトナーが供給される現像ロールと、
    を備えた現像装置。
  9. 請求項8に記載の現像装置と、
    該現像装置の前記現像ロールから供給されるトナーによってトナー画像が形成される感光体ドラムと、
    を備えた画像形成装置。
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