(57)【要約】【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。【選択図】  図３
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【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。
【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
【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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