(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、前記潜像担持体にトナーを介してトナー担持体を圧接し、前記潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視化する現像装置とを備える画像形成装置において、前記トナー担持体が可撓性の中空円筒であり、前記現像装置が前記トナー担持体の外周面に圧接する３つ以上の部材を備え、前記３つ以上の部材の圧接により前記トナー担持体が実質的に保持されているとともに、前記トナー担持体の片側端部に弾性体フランジを介して駆動軸が取り付けられたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記潜像担持体を含め、前記トナー担持体の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも３つが、前記トナー担持体の軸方向について実質的に変形しないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー担持体の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも１つは、前記トナー担持体に対して変位可能に支持され、前記トナー担持体に圧接する方向に加圧されてることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記弾性フランジが非画像領域に配置されることを特徴とする請求項１または２または３記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関するものであり、さらに詳しくは、トナー担持体を潜像担持体に圧接して現像を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トナー担持体を潜像担持体に圧接して現像を行う画像形成装置は、現像ギャップの管理が不要であり、潜像担持体と直接圧接することにより高精細な現像が可能であり、安定して高品質な画像形成が可能である。
【０００３】
上記形式の画像形成装置においてトナー担持体を柔軟なものとして、トナー担持体と潜像担持体との圧接する圧力を低くし、またトナー担持体と潜像担持体とが圧接するために必要な位置精度を緩いものとして、安定して高精細な画像の現像を行うための方法が従来から各種提案されている。
【０００４】
例えば特開昭５８−１５３９７１号公報には中空円筒形状のゴムをトナー担持体として用いた装置が、特開平４−７５０７３号公報には中空円筒形状に形成したニッケルの両端部をローラ軸に可撓性部材を介して取り付けたものをトナー担持体として用いた装置が、特開昭６３−２２６６７６号公報には駆動ローラに長めの周長を備える中空円筒部材を外装したものをトナー担持体として用いた装置が、それぞれ開示されている。
【０００５】
上記の装置はトナー担持体に厚みの小さい円筒形状の部材を用い、その中空部分の撓み変形を利用したものであり、少なくとも潜像担持体と接触する部分においてトナー担持体を非常に柔軟なものとすることが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー担持体に厚みの小さい円筒形状の部材を用いてその撓み変形を利用する従来技術において、撓み変形をトナー担持体が現像を行う画像領域全体に渡って均一に保ち、現像する画像に濃度ムラや画像不良を生じさせないこと、撓み変形するトナー担持体として用いる筒状の部材に歪や割れを生じさせずに充分な耐久性を得ることが困難であった。
【０００７】
例えば、特開昭５８−１５３９７１号公報に開示される従来技術では、トナー担持体に用いる中空円筒部材としてゴムが用いられており、ゴムが変形した状態での放置による残留歪みを発生し濃度ムラを発生する課題があり、また図５に示すようにトナー担持体が潜像担持体と圧接によって図５に示すように軸方向に撓みを発生するために、軸方向のそれぞれの部分で異なった変形を発生し両端部において接触圧力が高まり画像領域の幅方向について濃度ムラを発生する課題があった。尚、図５は潜像担持体とトナー担持体の圧接部の上面断面図であり、１は潜像担持体、２１はトナー担持体である。
【０００８】
また、特開平４−７５０７３号公報に開示される従来技術では、トナー担持体に用いる中空円筒として電鋳により作られたニッケルが用いられており、放置による残留歪みの課題の発生はしにくいが、トナー担持体が潜像担持体と圧接により軸方向に変形を発生するために、両端部において接触圧力が高まり画像領域の幅方向について濃度ムラを発生する課題等があり、さらに規制部材と圧接する部分でも幅方向に接触圧力のムラを生じて均一に規制を行うことができず濃度ムラや地かぶりを発生する課題や、両端部でローラ軸にトナー担持体である中空円筒を取り付けるための可撓性部材の部分で圧接力が高まり濃度ムラを発生させる課題があった。さらに、圧力ムラを生じると同時にトナー担持体である中空円筒部材に大きな応力がかかり、トナー担持体に割れや歪みが発生しやすいという課題があった。
【０００９】
また、特開昭６３−２２６６７６号公報に開示される従来技術は、トナー担持体として駆動ローラに長めの周長を備えた中空円筒部材を外装したものを用い、潜像担持体と圧接する方向について部分的に中空円筒部材を駆動ローラから弛ませているため、中空円筒部材の撓み変形は比較的均一にできるが、駆動ローラが必要であり部分的に弛ませる中空円筒部材をガイドする構造が複雑であると共に、駆動ローラに対して中空円筒部材が軸方向に移動して端部の割れが発生しやすいという課題があった。
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するもので、その目的とするところは、簡単な構造で安定して高精細な画像の現像を画像領域全体に渡って均一に行うことができ、高い耐久性が得られる小型の画像形成装置を提供することにある。更に他の目的は、高品位な画像形成が可能で小型の多色の画像形成が可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、潜像担持体と、潜像担持体にトナーを介してトナー担持体を圧接し、潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視化する現像装置とを備える画像形成装置であって、トナー担持体が可撓性の中空円筒であり、現像装置がトナー担持体の外周面に圧接する３つ以上の部材を備え、３つ以上の部材の圧接によりトナー担持体が実質的に保持されているとともに、前記トナー担持体の片側端部に弾性体フランジを介して駆動軸が取り付けられたことを特徴とする。
【００１２】
また本発明の画像形成装置は、潜像担持体を含め、トナー担持体の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも３つが、トナー担持体の軸方向について実質的に変形しないことを特徴とする。
【００１３】
また本発明の画像形成装置は、トナー担持体の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも１つは、トナー担持体に対して変位可能に支持され、トナー担持体に圧接する方向に加圧されてることを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明の画像形成装置は、弾性フランジが非画像領域に配置されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下実施例に従って本発明の画像形成装置について詳しく説明する。
【００１６】
図１は本発明の画像形成装置の一実施例の要部断面図であり、まず図１を用いて画像形成プロセスについて説明する。
【００１７】
図１において潜像担持体１は円筒ドラム状であり、矢印Ａ方向に回転駆動がされる。潜像担持体１は、アルミニウムの導電性基体上に有機または無機の光導電性材料からなる感光層を形成したものであり、潜像担持体１の周面に沿って配置された帯電手段により表面を帯電され、レーザーやＬＥＤ等の光源から選択的に光照射がされて静電潜像が形成される。尚、潜像形成の構成及び作用は当業者に周知であるため図示及び詳しい説明は省略する。
【００１８】
潜像担持体１上に形成された潜像は、現像装置２により現像されることにより顕像化される。現像装置ケーシング２０内にはトナーを貯蔵するトナー貯蔵部２５を備えられており、貯蔵されているトナーはトナー攪拌部材２６が矢印Ｄ方向に回転駆動されることによりトナー担持体２１側へと送られ、矢印Ｃ方向に回転駆動される供給部材２２によりトナー担持体２１上にトナーがコーティングされ、コーティングされたトナーが規制部材２３により薄層化され、トナー担持体２１が矢印Ｂ方向へ周動させられることにより潜像担持体１とトナー担持体２１との圧接部位へと送られて、図示省略した電源により与えられた電位差によりトナー担持体２１上のトナーが潜像担持体１上の潜像を現像する。潜像の現像に使われなかったトナーはトナー担持体２１表面にコーティングされたままの状態でトナーすくい部材２４とトナー担持体２１の圧接部をすり抜けて再び現像装置２内へと戻る。
【００１９】
潜像担持体１上の現像されたトナー像は、潜像担持体１の周面に沿って配置された転写手段により記録紙に転写され、記録紙に転写されたトナー像は定着手段により記録紙上に定着され出力される。尚、転写手段や定着手段の構成及び作用は当業者に周知であるため図示及び詳しい説明は省略する。
【００２０】
ここで、本発明の特徴をなすトナー担持体２１が保持されている構造について詳しく説明する。
【００２１】
図１の実施例においてトナー担持体２１は、ナイロン樹脂に導電性を付与するためにカーボンを分散して成形し、荷重を加えることなく放置した状態の外径が１５ｍｍ、厚みが１２５μｍの中空円筒形状であり、その外周面にはトナーの搬送性を確保するためにサンドブラスト加工を施して表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）が０．５μｍとしており、以上の通り製造された中空円筒形状のトナー担持体２１は、幅方向１ｍｍ当り１ｇの荷重を加えることにより荷重方向に直径が１ｍｍ以上短くなる撓み変形をする柔軟性を備えている。
【００２２】
このように僅かな荷重で大きく変形する柔軟性を備えたトナー担持体２１を用いることにより潜像担持体１と圧接する荷重を低いものとすることが可能であり、それにより潜像担持体１とトナー担持体２１と直接圧接させることで得られる高精細な画像を、駆動トルクや接触摩擦抵抗が小さく、トナーへのダメージが少ない状態で得ることができる。また、トナー担持体２１が大きく変形するため、トナー担持体２１と潜像担持体１とが圧接するために必要な位置精度を緩いものとすることが可能である。
【００２３】
しかしながら、僅かな荷重で大きく変形する柔軟性を備えたトナー担持体２１は同時にその軸方向に片寄った変形を発生しやすく、前述した通り図５に示すように軸方向に撓み、軸方向のそれぞれの部分で異なった変形を発生して両端部において接触圧力が高くなり、また軸方向中央部では接触圧力が低くなると同時に接触が不安定となって濃度ムラを発生しやすいものとなる。また、柔軟性を備えたトナー担持体２１は画像形成装置を組み立てる過程でも扱いが難しく、比較的僅かな荷重を部分的に加えたことにより局部的に変形を受け、その影響が濃度ムラとして現われる。
【００２４】
本発明の請求項１記載の画像形成装置は、現像装置２がトナー担持体２１の外周面に圧接する３つ以上の部材を備え、３つ以上の部材の圧接によりトナー担持体２１が実質的に保持されていることを特徴とし、図１の実施例においてトナー担持体２１は、供給部材２２、規制部材２３及びトナーすくい部材２４の３つの部材により外周面に圧接を受けており、供給部材２２、規制部材２３、トナーすくい部材２４は、それぞれトナー担持体２１の外周面に沿って配置され、隣合うそれぞれの部材の距離は全てトナー担持体２１の外径以下となるように配置されている。
【００２５】
即ち現像装置２に組み込まれた状態において、トナー担持体２１は、供給部材２２、規制部材２３、トナーすくい部材２４のそれぞれの圧接により支えられており、トナー担持体２１は特別に内周面側から支えられることを必要とせず、現像装置２内の定位置に安定しており、僅かな力が外から加わってもその定位置から外れることがない実質的に保持されている状態にある。尚、図１の断面はトナー担持体２１が潜像の現像を行う画像領域（後述する寸法Ｇ）に渡って一様に保たれている。
【００２６】
以上の構成により、現像装置２に組み込まれた状態では高い柔軟性を備えたトナー担持体２１は安定した状態にあり、僅かな外力が部分的に加わっても局部的な変形を受けることが抑制されている。また、実質的に保持される構造が画像形成幅方向に渡って一様に保たれていることにより、トナー担持体２１は軸方向に片寄った変形を発生しにくく、軸方向に接触圧力が片寄りを発生しにくくなり、接触圧力が片寄ることによる濃度ムラを発生しにくいものとすることが可能となっている。
【００２７】
さらに、本発明の構成による特性を用いれば、非常に高い柔軟性を備えた厚みの薄い中空円筒形状のトナー担持体２１を用いることができる。また、トナー担持体２１の軸方向の剛性は外径が小さいほど小さくなるため軸方向に片寄った変形をしやすくなるが、前述した通り本発明によればトナー担持体２１の軸方向の片寄った変形は発生しにくいため、小さな外径のトナー担持体２１を用いることが可能である。
【００２８】
即ち、本発明の上記の構成により、高精細な画像を、駆動トルクや接触摩擦抵抗が小さく、トナーへのダメージが少ない状態で得られ、トナー担持体２１と潜像担持体１とが圧接するために必要な位置精度を緩いものとすることが可能であり、またトナー担持体２１の外径を小さくする事が可能であるため、安価で小型で耐久性に優れた画像形成装置が実現できる。
【００２９】
図２は、図１の実施例のトナー担持体２１部分の断面拡大図であり、図２を用いて本発明のさらなる特徴をなす、トナー担持体２１の軸方向の変形やそれぞれの圧接力が充分に均一に保たれる構造について説明する。
【００３０】
図２において破線で示す円Ｆは、潜像担持体１、供給部材２２、規制部材２３がそれぞれトナー担持体２１と接する３点を通る円であり、円Ｆの直径はトナー担持体２１の外径よりも０．５ｍｍ小さい１４．５ｍｍとなっている。
【００３１】
図１及び図２に示された実施例において、潜像担持体１は前述した通りアルミニウム製の円筒ドラム状の基体を備えており、前述したトナー担持体２１に対し高い剛性を備え、実質的にトナー担持体２１との圧接部分についてトナー担持体２１の軸方向に変形しない。
【００３２】
また本実施例において供給部材２２は、外径７ｍｍの円柱形状のアルミニウムに、トナー供給性を確保するためにサンドブラスト加工を施して表面粗さがＲｚ（十点平均粗さ）が１０μｍとしたローラであり、トナー担持体２１に対し高い剛性を備え、実質的にトナー担持体２１との圧接部分においてトナー担持体２１の軸方向に変形しない。
【００３３】
また本実施例において規制部材２３は、ステンレス製の肉厚２ｍｍの板材の先端に０．１ｍｍの面取りを施し、面取りを施したコーナー部がトナー担持体２１に圧接する位置となるように現像装置ケーシング２０に取り付けてあり、ステンレス製の板材の剛性と共に現像装置ケーシング２０の剛性が働き、トナー担持体２１に対し高い剛性を備えたものとなっており、実質的にトナー担持体２１との圧接部分においてトナー担持体２１の軸方向に変形しない。
【００３４】
尚、トナーすくい部材２４は可撓性の部材としてポリエチレンテレフタレート樹脂製の厚み１００μｍのフィルムの一端を現像装置ケーシング２０に貼り付け、フィルムが撓みをもった状態で弾性的にトナー担持体２１に接触している。
【００３５】
以上述べた通り、本実施例においてトナー担持体２１は図２に示すように、荷重が与えられない状態の外径に対して小さな外径の円Ｆに圧接状態で配置される３つの軸方向に高い剛性を備えた部材、即ち潜像担持体１、供給部材２２及び規制部材２３により断面方向に撓み変形をする状態にあり、その撓み変形をさせる荷重がそれぞれの圧接部に働いている状態にある。
【００３６】
本発明の画像形成装置では、現像装置２に組み込まれた状態でトナー担持体２１は３つ以上の外周面に圧接する部材により保持されて安定した状態にあり、さらに本実施例のように潜像担持体１を含めた３つの圧接部材、即ち潜像担持体１、供給部材２２及び規制部材２３は実質的にトナー担持体２１の軸方向に変形しない事により、トナー担持体２１の変形は軸方向について自由度がなくなり、トナー担持体２１の軸方向についての撓みは発生せず、接触圧力も軸方向に均一とすることができる。尚、トナー担持体２１の外周面に圧接する実質的に軸方向に変形しない圧接部材は２つ以下であっても効果は得られるが、軸方向のトナー担持体２１の撓みをほぼ完全に防止する上では３つ以上が好適である。
【００３７】
ここで、トナー担持体２１は前述した通り柔軟な性質を得るため、剛性の低い材料や厚みで製造されるが、かかる性質や形状の部品については高い形状精度で製造する事が困難であり、製造時に軸方向の反り等を発生しやすいが、本実施例において軸方向の形状は剛性の高い部材により得られる状態となっており、剛性の高い部材は製造する上で形状精度が得やすいため、極めて良好な均一性を得ることが可能である。
【００３８】
尚、軸方向に実質的に変形しないということは、トナー担持体２１が断面方向について撓みを受ける量（トナー担持体２１の荷重を受けない状態の外径と円Ｆの外径の差であり、本実施例では０．５ｍｍである。）に対して、それぞれの圧接部材の荷重を受けた状態の軸方向の変形が小さい事を意味しており、これにより実質的にトナー担持体２１の断面方向の撓み形状が、トナー担持体２１の形状精度に依存せず、トナー担持体２１の外周面に圧接する部材によってトナー担持体２１の軸方向について均一に保たれる。
【００３９】
また、上述の通りトナー担持体２１はその軸方向の形状精度によらず軸方向に均一な形状に保たれて使用されるため、トナー担持体２１を周動させる際にトナー担持体２１に異常な変形応力が働くことがなく、高い耐久性が得られる。
【００４０】
即ち、本実施例に示される、本発明の請求項２記載の画像形成装置によれば、潜像担持体１を含め、トナー担持体２１の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも３つが、トナー担持体２１の軸方向について実質的に変形しないことにより、トナー担持体２１に高い形状精度を必要とすることなく、トナー担持体２１の軸方向について変形がほぼ完全に均一になり、同時にそれぞれの圧接する部材とトナー担持体２１の接触圧力も軸方向に均一にすることができる。さらに、軸方向に無駄な応力がかからないため、高い耐久性を得ることが可能である。
【００４１】
尚、本実施例は非常に高い柔軟性を備えたトナー担持体２１に対し、剛性の高い供給部材２２を圧接させるものである。トナー担持体２１にトナーを供給する方法としては、トナー担持体２１に接触するもの、非接触のものそれぞれが周知であるが、トナー担持体２１に供給部材２２を圧接する接触供給は、トナー担持体２１上に前回現像した画像により履歴として残ったトナー層を掻き落とす効果が働くため、履歴による影響が少なく高品質な画像の出力が可能である事が知られている。
【００４２】
接触供給方法としては柔軟なゴムの発泡部材を表面に弾性層として形成したローラを供給部材２２として用い、その表面の発泡部材の変形によりトナー像担持体２１に接触させる方法が広く一般的に用いられているが、本実施例ではトナー担持体２１の撓み変形を利用して剛性の高い供給部材２２が用いることができるため、アルミニウム製の金属のローラを供給部材２２として用いている。
【００４３】
本実施例の構成では、前述の一般的に用いられる弾性層を形成したローラを用いる接触供給方法に対し、供給部材２２の表面に弾性層を形成する必要がないために小径の供給部材２２の利用が可能であるため小型の画像形成装置が実現でき、また同時に供給部材２２が安価に製造できると共に、発泡部材を用いた際に問題となる発泡部材の発泡セルがトナーによる目詰まりを発生して供給性が変化する現象が発生する事がないため、高品質な画像を長期に渡って形成する事が可能である。
【００４４】
また、本実施例では非常に高い柔軟性を備えたトナー担持体２１に対し、現像ケーシング２０に固定され、軸方向に高い剛性を備えた規制部材２３によりの規制を行うものであり、本実施例の規制手段の構成は、構造が簡単で、画像形成装置の小型化が可能である。即ち、規制手段について軸方向を含めた弾性を求める場合には、弾性部材が必要でありまた弾性変形を可能とする厚み、スペースが必要となるが、本実施例ではそれらを必要とせずに軸方向に均一な規制圧接が可能である。
【００４５】
図３は図１の実施例の矢印Ｅに示される断面の上面断面図である。図３を用いて本実施例の駆動構造について説明する。
【００４６】
図３において、中空円筒形状であるトナー担持体２１は、一端でその内周面に弾性フランジ３１が取り付けられ、弾性フランジ３１を介して駆動軸３２に取り付けられており、駆動軸３２が回転駆動される事によりトナー担持体２１が周動される。駆動軸３２が取り付けられていない反対側の端部では、弾性補強部材３３がトナー担持体２１の内周面に取り付けられており、トナー担持体２１がその内周面側から弾性フランジ３１や弾性補強部材３３に支えられた部分の外周面には弾性のトナーシール部材２７が圧接しており、現像装置２のトナー貯蔵部２５からトナーが漏れ出すことが防止されている。尚、寸法Ｇに示される幅はトナー担持体２１が潜像の現像を行う最大の幅、即ち画像領域の幅である。
【００４７】
本発明の画像形成装置は前述の通り、トナー担持体２１の撓み変形により潜像担持体１を含む、トナー担持体２１の外周面に圧接する部材との圧接力を得て、且つそのトナー担持体２１が保持される構造により軸方向の圧接力の均一性を得るものであり、図３に示す実施例のように、画像領域幅（寸法Ｇ）の外側にトナー担持体２１を駆動するための弾性フランジ３１が配置されることにより、画像領域幅（寸法Ｇ）における圧接力の均一性を保つことができる。
【００４８】
即ち、本発明の請求項４記載の画像形成装置によれば、トナー担持体２１に駆動力を伝達するための弾性体フランジ３１を有し、弾性フランジ３１が非画像領域に配置されることにより、画像領域（寸法Ｇ）におけるトナー担持体２１と潜像担持体１等の圧接力の均一性に影響を及ぼすことなく、良好な画像形成が可能である。
【００４９】
尚、本実施例のトナー担持体２１は幅方向端部の片側からのみ駆動力が伝達されているが、本発明において駆動軸３２をトナー担持体２１の内部を貫通させて両端に弾性フランジ３１を形成して両端でトナー担持体２１を駆動する事も可能である。しかし両端に弾性フランジ３１を取付けてトナー担持体２１を駆動する場合には、その両端の弾性フランジ３１の形状精度や駆動軸３２とトナー担持体２１が取り付けられた状態での両端の位相のずれなどによりトナー担持体２１にねじり応力が加わり、トナー担持体２１の耐久性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００５０】
本実施例のようにトナー担持体２１の片側の端部でのみトナー担持体２１に駆動力が与えられるという構成によれば、弾性フランジなどの形状や取付精度によらず、容易に耐久性の高い画像形成装置が実現できる。
【００５１】
また本実施例では、トナー担持体２１の内周面側に弾性フランジ３１及び弾性補強部材３３が取り付けられた部分の外周面に、トナーシール部材２７が取り付けられた構成となっている。本発明のようにトナー担持体２１に弾性を求めて大きな変形をさせる画像形成装置においては、トナー担持体２１の端部でトナー貯蔵部２５からトナーが漏れ出すことを防止する事が困難であるが、本実施例のように、端部のトナーシール部材２７の圧接を、トナー担持体２１の内周面側が弾性フランジ３１や弾性補強部材３３により支えられている部分で行うことにより、充分な圧接力で良好なトナーシールが可能である。即ち、内周面側でトナー担持体２１に圧接する弾性フランジ３１及び弾性補強部材３３と、外周面側でトナー担持体２１に圧接するトナーシール部材２７の圧接力がトナー担持体２１を挟んで相互に作用し合うため、トナー担持体２１に変形応力を及ぼす事なく、充分に高い圧接力でのトナー担持体２１の駆動及び端部でのトナー漏れの防止が可能である。
【００５２】
ここで、弾性フランジ３１、弾性補強部材３３及びトナーシール部材２７は、トナー担持体２１と接する面が容易に変形する弾性を備えるものであり、発泡部材等で形成される。尚、これらに用いられる発泡材料としては、軟質フォーム材料が好適であり、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、エラストマーフォーム、ゴムフォーム等を用いることができる。
【００５３】
図４は本発明の画像形成装置の別の実施例を示す要部断面図であって、図１と略同一機能同一名称の部材には同一番号を付して説明を省略する。
【００５４】
図４において、規制部材２３は、矢印Ｈ方向に回転可能な規制保持部材４２に取り付けられており、加圧部材４１は規制保持部材４２に圧接力を伝えるコイルバネである。また図１及び図２に説明したトナーすくい部材２４は、現像装置ケーシング２０の一部分として形成され、トナーすくい部４３となっている。
【００５５】
本発明のトナー担持体２１の撓み変形を利用して各部の圧接を行う画像形成装置において、トナーすくい部４３もトナー担持体２１に対し剛性の高い部材として実質的にトナー担持体２１の軸方向に変形しないものとすることが可能であり、これにより図４の実施例に示すように、簡単な構造で現像装置ケーシング２０と一体のトナーすくい部４３の実施が可能であり、弾性的にトナー担持体２１と圧接するように構成したトナーすくい部材２４に対して、弾性変形を可能とするスペースが不要であり、画像形成装置の小型化が可能となる。
【００５６】
ここで、図４を用いて本発明のさらなる特徴をなす、トナー担持体２１の材料の強度の変動や、外径精度、厚み精度、或は各圧接部材の位置精度によらず、トナー担持体２１と各圧接部材の圧接力が充分に均一に保たれる構造について説明する。
【００５７】
前述の図１及び図２において説明した実施例は、トナー担持体２１の撓み変形を利用して潜像担持体１、供給部材２２、規制部材２３を固定された位置に配置して、これにより非常に簡単な構造で良好な画像形成を可能とするものであるが、図４の実施例は、トナー担持体２１の外周面に圧接する部材のうちの一つを変位可能に支持してトナー担持体２１に圧接する方向に加圧するものである。図４においては、潜像担持体１、トナーすくい部４３及び供給部材２２は固定された位置に配置されており、規制部材２３は、加圧部材４１により与えられる圧接力によりトナー担持体２１に圧接している。
【００５８】
図１及び図２において説明した実施例のようにトナー担持体２１に対して高い剛性を備えた圧接する部材を全て固定された位置に配置した場合については、その圧接する部材の製造上の精度等による位置の変動はトナー担持体２１の撓み変形が変化して吸収するが、図４に示した構成においては、トナー担持体２１の変形と共に、規制部材２３が変位して吸収することができる。
【００５９】
図４の実施例において規制部材２３に圧接力を与える加圧部材４１であるコイルバネは、その特性を適宜選択する事により大きな変位に対してほぼ一定の加圧力を与える事が容易である。これによりトナー担持体２１に対し規制部材２３がほぼ一定の接触圧力で圧接し、一定の加圧を受けたトナー担持体２１は他の固定された規制部材２３以外の外周面の圧接する部材に対し、撓み変形形状を変化させながらほぼ安定した接触圧力で圧接することができる。また、規制部材２３以外の外周面に圧接する部材の位置が大きく変動した場合についても、トナー担持体２１の撓み変形が変動すると同時に規制部材２３の圧接位置が移動するため、非常に広い範囲の位置の変動があっても各圧接部材との接触圧力が変化しないものとすることが可能である。
【００６０】
また、トナー担持体２１については製造上で材料の強度、厚み及び外径が変化する場合が考えられるが、図４に示した実施例においてはトナー担持体２１の材料の強度、厚み及び外径が変化しても、規制部材２３の圧接位置が移動してそれぞれの圧接する部材の接触圧力を一定に保つため、その影響が画像に現われることが防止される。
【００６１】
以上説明した通り、本発明の請求項３記載の画像形成装置によれば、トナー担持体２１の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも１つは、トナー担持体２１に対して変位可能に支持され、トナー担持体２１に圧接する方向に加圧されていることにより、トナー担持体２１の材料の強度の変動や、外径精度、厚み精度、或は各圧接部材の位置精度によらず、安定した圧接力が得られ、安定して高精細な画像の現像を画像領域全体に渡って均一に行うことが可能である。
【００６２】
尚、図４の実施例では規制部材２３が変位可能な場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく変位可能な部材は、潜像担持体１でも、供給部材２２でも、トナーすくい部材２４でも同様の効果が得られる。尚、回転駆動されるものを変位可能にすることは構造が複雑となるため、規制部材２３やトナーすくい部材２４を変位可能とすることが構造を簡単とするために好ましい。
【００６３】
尚、図４に示した実施例において供給部材２２、規制部材２３、トナーすくい部４３は、トナー担持体２１に対し高い剛性を備えたものとなっており、本発明の請求項１記載のトナー担持体２１が現像装置２内の３つの部材により実質的に保持される構造が実施されていると同時に、本発明の請求項２記載の、トナー担持体２１の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも３つが、トナー担持体２１の軸方向について実質的に変形しないという構造が、潜像担持体１を除いた現像装置２内の部材により実施されており、これにより潜像担持体１がトナー担持体２１に圧接しない状態でも、また潜像担持体１が高い剛性を備えない場合でも、トナー担持体２１の軸方向について変形がほぼ完全に均一できる。
【００６４】
このため、図４の実施例では潜像担持体１は円筒ドラムであるが、潜像担持体１がベルトを用いた高い剛性を備えないものあっても、高精細な画像の現像を画像領域全体に渡って均一に行うことができ、高い耐久性を得る事ができる。またトナー担持体２１が潜像担持体１と圧接していない状態で現像装置２を動作させた場合も耐久性に悪影響が発生することがない。
【００６５】
また、潜像担持体１とトナー担持体２１を圧接させる形式の現像装置２を共通の潜像担持体１に対して複数配置して、複数の現像装置２を適宜選択して多色の画像形成を行う画像形成装置が周知であるが、本発明は多色の画像形成装置において非常に好適に実施ができる。
【００６６】
本発明の形式の現像装置２で多色の画像形成装置を実施する場合、混色を防止する上で現像装置２を潜像担持体１に対して選択的に接離移動をする必要があり、移動させる上で現像装置２は小型で且つ軽量である事が望ましい。本発明によれば、前述した通り現像装置２の小型化が容易であり、また中空円筒形状のトナー担持体２１は非常に軽量であるため軽量化も容易である。
【００６７】
さらに、選択的に接離移動する現像装置２については、潜像担持体１とトナー担持体２１の接触時の位置関係について高い精度を要求すること困難であるが、前述した通り本発明によれば、潜像担持体１とトナー担持体２１に要求される位置精度を緩くすることができる。特に図４の実施例によれば、要求される位置精度を非常に緩いものとすることができ、接離移動による潜像担持体１とトナー担持体２１との位置関係の変動によらず、安定して高品位な画像形成が可能な多色の画像形成装置を提供することが可能である。
【００６８】
尚、以上の説明した本発明の実施例において、トナー担持体２１は、外径１５ｍｍ、厚み１２５μｍのカーボンを分散したナイロン樹脂により成形したものであり、それを１４．５ｍｍの円Ｆに圧接部材が配置された状態で用いているが、本発明はこれらの条件の他、適宜各種の材料や形状及び配置のものを用いる事ができる。
【００６９】
トナー担持体２１に用いる中空円筒形状の材料としては、ナイロン樹脂の他、ポリカーボネートやポリエチレン、ポリエステル等の樹脂や、ニッケルなどの金属を用いる事ができる。
【００７０】
また、トナー担持体２１の厚みや外径及び外周面に圧接する部材が配置される円Ｆの直径は、トナー担持体２１に用いられる材料の機械的強度や、画像形成装置の速度等を考慮して適宜選択する事ができる。
【００７１】
尚、トナー担持体２１の厚みとしては、樹脂においては５０〜２５０μｍ、金属については２０〜１００μｍが好ましく、さらには樹脂について７５〜１５０μｍ、金属について２５〜５０μｍが、充分な柔軟性と耐久性を得るために望ましい。
【００７２】
トナー担持体２１の外径は、トナー担持体２１を安定駆動を可能とし、且つ小型の画像形成装置を実現するために、５〜５０ｍｍが望ましく、さらには１０〜２５ｍｍが好適である。
【００７３】
トナー担持体２１の外径と、外周面に圧接する部材が配置される円Ｆの直径の関係としては、トナー担持体２１が充分な耐久性を得られ、且つ実用的な各部材の位置精度で均一な圧接を可能とするために、円Ｆの直径はトナー担持体の外径に対して０．１〜１ｍｍ程度小さいことが望ましく、さらに０．２〜０．６ｍｍ程度小さいことが好適である。
【００７４】
以上述べたように本発明によれば、潜像担持体と、潜像担持体にトナーを介してトナー担持体を圧接し、潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視化する現像装置とを備える画像形成装置であって、トナー担持体が可撓性の中空円筒であり、現像装置がトナー担持体の外周面に圧接する３つ以上の部材を備え、３つ以上の部材の圧接によりトナー担持体が実質的に保持されていることにより、簡単な構造で安定して高精細な画像の現像を画像領域全体に渡って行うことができ、高い耐久性が得られる小型の画像形成装置を提供することができる。また、トナー担持体の片側の端部でのみトナー担持体に駆動力が与えられるという構成としているので、弾性フランジなどの形状や取付精度によらず、容易に耐久性の高い画像形成装置が実現できる。
【００７５】
また、潜像担持体を含め、トナー担持体の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも３つが、トナー担持体の軸方向について実質的に変形しないことにより、トナー担持体の外周面に圧接する部材によりトナー担持体の変形が軸方向に均一にされるので、トナー担持体の形状精度によらず、高精細な画像の現像を画像領域全体に渡って均一に行うことができ、高い耐久性を得る事ができる。
【００７６】
また、トナー担持体の外周面に圧接する部材のうちの少なくとも１つは、トナー担持体に対して変位可能に支持され、トナー担持体に圧接する方向に加圧されていることにより、変位可能に支持された圧接する部材とトナー担持体の撓み変形がそれぞれ作用し合うので、トナー担持体の材料の強度の変動や、外径精度、厚み精度、或は圧接する部材の位置精度によらず、安定して高精細な画像の現像を画像領域全体に渡って均一に行うことができる。
【００７７】
さらに、弾性フランジが非画像領域に配置されることにより、駆動構造による影響が画像領域に及ばないので、高精細な画像の現像を画像領域全体に渡って均一に行うことができる。
【００７８】
さらに本発明の画像形成装置によれば、高品位な画像形成が可能で小型の多色の画像形成が可能な画像形成装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す要部断面図。
【図２】図１の実施例のトナー担持体部分の断面拡大図。
【図３】図１の実施例の矢印Ｅに示される断面の上面断面図。
【図４】本発明の画像形成装置の別の実施例を示す要部断面図。
【図５】従来の装置の潜像担持体とトナー担持体の圧接部の上面断面図。
【符号の説明】
１  潜像担持体
２  現像装置
２０  現像装置ケーシング
２１  トナー担持体
２２  供給部材
２３  規制部材
２４  トナーすくい部材
２５  トナー貯蔵部
２６  トナー攪拌部材
２７  トナーシール部材
３１  弾性フランジ
３２  駆動軸
３３  弾性補強部材
４１  加圧部材
４２  規制保持部材
４３  トナーすくい部
【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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