JP3659272B2

JP3659272B2 - Image forming apparatus

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Publication number: JP3659272B2
Application number: JP33221895A
Authority: JP
Inventors: 喜代治百瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: JPH09171296A

Description

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic process, and more particularly to an image forming apparatus that performs development by pressing a toner carrier against a latent image carrier.
[0002]
[Prior art]
The image forming apparatus that performs development by pressing the toner carrier against the latent image carrier does not require the management of the development gap, and can directly develop the high-definition development by stable contact with the latent image carrier. And high-quality image formation is possible.
[0003]
In the image forming apparatus of the above-described type, it is necessary to make the toner carrier flexible so that the pressure between the toner carrier and the latent image carrier is lowered and the toner carrier and the latent image carrier are in pressure contact with each other. Various methods have been conventionally proposed for developing high-definition images stably with low positional accuracy.
[0004]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-153971 discloses an apparatus using a hollow cylindrical rubber as a toner carrier, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-75073 discloses that both ends of nickel formed in a hollow cylindrical shape can be used as a roller shaft. A device using a flexible member attached as a toner carrier is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-226676 as a toner carrier in which a hollow cylindrical member having a longer circumference is provided on a driving roller. The devices used are each disclosed.
[0005]
The above apparatus uses a cylindrical member having a small thickness for the toner carrier, and utilizes the deformation of the hollow portion thereof, and the toner carrier is very flexible at least in a portion in contact with the latent image carrier. Is possible.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technology that uses a bending deformation using a cylindrical member having a small thickness for the toner carrier, the bending deformation is kept uniform over the entire image area where the toner carrier develops, and an image to be developed is developed. It has been difficult to obtain sufficient durability without causing uneven density and image defects, and without causing distortion or cracking in a cylindrical member used as a toner carrier that bends and deforms.
[0007]
For example, in the conventional technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-153971, rubber is used as a hollow cylindrical member used for the toner carrier, and residual distortion occurs due to leaving the rubber in a deformed state, resulting in density unevenness. Further, as shown in FIG. 5, the toner carrier is deformed in the axial direction as shown in FIG. 5 due to the press contact with the latent image carrier. There is a problem that deformation occurs and contact pressure increases at both ends, and density unevenness occurs in the width direction of the image region. FIG. 5 is a top cross-sectional view of the pressure contact portion between the latent image carrier and the toner carrier, where 1 is a latent image carrier and 21 is a toner carrier.
[0008]
Further, in the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-75073, nickel produced by electroforming is used as a hollow cylinder used for a toner carrier, and it is difficult for the problem of residual distortion due to neglect to occur. In addition, since the toner carrier is deformed in the axial direction due to pressure contact with the latent image carrier, there is a problem that contact pressure increases at both ends and density unevenness occurs in the width direction of the image area. This causes uneven contact pressure in the width direction even in the width of the area, which cannot be uniformly regulated, causing problems such as density unevenness and ground fogging, and for attaching a hollow cylinder as a toner carrier to the roller shaft at both ends. There has been a problem that the pressure contact force is increased at the portion of the flexible member and density unevenness is generated. Furthermore, there is a problem that pressure unevenness occurs and at the same time, a large stress is applied to the hollow cylindrical member, which is a toner carrier, and the toner carrier tends to be cracked or distorted.
[0009]
In the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-226676, a hollow cylindrical member having a long peripheral circumference is used as a toner carrier, and a pressure contact with the latent image carrier is used. Since the hollow cylindrical member is partially slackened from the drive roller, the deformation of the hollow cylindrical member can be made relatively uniform, but the drive roller is necessary and the structure for guiding the hollow cylindrical member to be partially loosened is provided. In addition to being complicated, there is a problem that the hollow cylindrical member moves in the axial direction with respect to the driving roller, and the end portion is likely to crack.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to stably develop a high-definition image with a simple structure uniformly over the entire image area, and to obtain high durability. Another object of the present invention is to provide a small-sized image forming apparatus. Still another object is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image and capable of forming a small multicolor image.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  An image forming apparatus according to the present invention includes a latent image carrier, and a developing device that presses the toner carrier onto the latent image carrier via toner and visualizes the latent image formed on the latent image carrier with toner. An image forming apparatus comprising: a toner carrier having a flexible hollow cylinder, and a developing device having three or more members pressed against the outer peripheral surface of the toner carrier; The carrier is substantially heldIn addition, a drive shaft is attached to one end of the toner carrier via an elastic flange.It is characterized by that.
[0012]
The image forming apparatus of the present invention is characterized in that at least three members out of contact with the outer peripheral surface of the toner carrier, including the latent image carrier, do not substantially deform in the axial direction of the toner carrier. .
[0013]
In the image forming apparatus of the present invention, at least one of the members that are in pressure contact with the outer peripheral surface of the toner carrier is supported so as to be displaceable with respect to the toner carrier, and is pressed in the direction in which the toner carrier is in pressure contact. It is characterized by.
[0014]
  Further, the image forming apparatus of the present invention is,The elastic flange is arranged in the non-image area.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the image forming apparatus of the present invention will be described in detail according to embodiments.
[0016]
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an embodiment of an image forming apparatus of the present invention. First, the image forming process will be described with reference to FIG.
[0017]
In FIG. 1, the latent image carrier 1 has a cylindrical drum shape and is driven to rotate in the direction of arrow A. The latent image carrier 1 is formed by forming a photosensitive layer made of an organic or inorganic photoconductive material on an aluminum conductive substrate, and is charged by a charging unit disposed along the peripheral surface of the latent image carrier 1. The surface is charged and light is selectively irradiated from a light source such as a laser or LED to form an electrostatic latent image. Since the construction and operation of latent image formation are well known to those skilled in the art, illustration and detailed description are omitted.
[0018]
The latent image formed on the latent image carrier 1 is developed by the developing device 2 to be visualized. The developing device casing 20 is provided with a toner storage unit 25 for storing toner, and the stored toner is sent to the toner carrier 21 side when the toner stirring member 26 is driven to rotate in the direction of arrow D. Then, toner is coated on the toner carrier 21 by the supply member 22 that is rotationally driven in the direction of arrow C, and the coated toner is thinned by the regulating member 23, and the toner carrier 21 is moved in the direction of arrow B. As a result, the toner on the latent image carrier 1 is sent to the pressure contact portion between the latent image carrier 1 and the toner carrier 21 and the toner on the latent image carrier 1 is transferred to the latent image carrier 1 by a potential difference given by a power supply (not shown). Develop the image. The toner that has not been used for developing the latent image passes through the pressure contact portion between the toner scooping member 24 and the toner carrying member 21 while being coated on the surface of the toner carrying member 21 and returns to the developing device 2 again.
[0019]
The developed toner image on the latent image carrier 1 is transferred to a recording sheet by a transfer unit disposed along the peripheral surface of the latent image carrier 1, and the toner image transferred to the recording sheet is recorded by a fixing unit. Fixed on paper and output. The configuration and operation of the transfer unit and the fixing unit are well known to those skilled in the art, and thus illustration and detailed description thereof are omitted.
[0020]
Here, the structure in which the toner carrier 21 that characterizes the present invention is held will be described in detail.
[0021]
In the embodiment of FIG. 1, the toner carrier 21 is a hollow cylinder having an outer diameter of 15 mm and a thickness of 125 μm formed by dispersing and molding carbon to impart conductivity to the nylon resin and leaving it unloaded. The outer peripheral surface is sandblasted to ensure toner transportability and the surface roughness Ra (centerline average roughness) is 0.5 μm. The hollow cylindrical shape manufactured as described above The toner carrier 21 has the flexibility to bend and deform so that the diameter decreases by 1 mm or more in the load direction by applying a load of 1 g per 1 mm in the width direction.
[0022]
By using the toner carrier 21 having such flexibility that can be greatly deformed with a slight load, it is possible to reduce the load in contact with the latent image carrier 1, thereby the latent image carrier 1. A high-definition image obtained by direct pressure contact with the toner carrier 21 can be obtained in a state where the driving torque and the contact friction resistance are small and the damage to the toner is small. Further, since the toner carrier 21 is greatly deformed, it is possible to loosen the positional accuracy necessary for the toner carrier 21 and the latent image carrier 1 to be in pressure contact with each other.
[0023]
However, the toner carrier 21 having the flexibility to be greatly deformed with a slight load is likely to be deformed in the axial direction at the same time, and as described above, the toner carrier 21 bends in the axial direction as shown in FIG. In this part, different deformations occur, the contact pressure increases at both ends, and the contact pressure decreases at the axial center, and at the same time, the contact becomes unstable and density unevenness is likely to occur. Further, the flexible toner carrier 21 is difficult to handle even in the process of assembling the image forming apparatus, and is locally deformed by applying a comparatively slight load, and the effect appears as density unevenness. .
[0024]
In the image forming apparatus according to the first aspect of the present invention, the developing device 2 includes three or more members pressed against the outer peripheral surface of the toner carrier 21, and the toner carrier 21 is substantially formed by the pressure contact of the three or more members. In the embodiment of FIG. 1, the toner carrier 21 is pressed against the outer peripheral surface by the three members of the supply member 22, the regulating member 23, and the toner scooping member 24. 22, the regulating member 23, and the toner scooping member 24 are arranged along the outer peripheral surface of the toner carrier 21, and the distance between the adjacent members is all equal to or less than the outer diameter of the toner carrier 21. Yes.
[0025]
That is, in the state incorporated in the developing device 2, the toner carrier 21 is supported by the pressure contact of the supply member 22, the regulating member 23, and the toner scooping member 24, and the toner carrier 21 is specially provided on the inner peripheral surface side. It is stable at a fixed position in the developing device 2 without being supported from the outside, and is in a substantially held state where it does not move out of the fixed position even if a slight force is applied from the outside. The cross section of FIG. 1 is kept uniform over an image region (a dimension G described later) in which the toner carrier 21 develops a latent image.
[0026]
With the above configuration, the toner carrier 21 having high flexibility is in a stable state when incorporated in the developing device 2, and is not subject to local deformation even when a slight external force is partially applied. Has been. Further, since the substantially held structure is uniformly maintained in the image forming width direction, the toner carrier 21 is less likely to be deformed in the axial direction, and the contact pressure is reduced in the axial direction. It is possible to make it difficult for deviation to occur, and to make it difficult for density unevenness due to the contact pressure to deviate.
[0027]
Furthermore, if the characteristics according to the configuration of the present invention are used, it is possible to use a thin hollow cylindrical toner carrier 21 having very high flexibility. Further, since the axial rigidity of the toner carrier 21 is smaller as the outer diameter is smaller, the axial deformation of the toner carrier 21 is more easily offset according to the present invention. Since deformation hardly occurs, it is possible to use the toner carrier 21 having a small outer diameter.
[0028]
That is, according to the above configuration of the present invention, a high-definition image can be obtained in a state where the driving torque and the contact friction resistance are small and the damage to the toner is small, and the toner carrier 21 and the latent image carrier 1 are pressed against each other. Therefore, it is possible to reduce the positional accuracy required for this purpose, and it is possible to reduce the outer diameter of the toner carrier 21, so that an inexpensive, small-sized and highly durable image forming apparatus can be realized. .
[0029]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the toner carrier 21 portion of the embodiment of FIG. 1, and the axial deformation of the toner carrier 21 and the respective pressure contact forces, which are further features of the present invention using FIG. A structure that is kept sufficiently uniform will be described.
[0030]
A circle F indicated by a broken line in FIG. 2 is a circle passing through three points where the latent image carrier 1, the supply member 22, and the regulating member 23 are in contact with the toner carrier 21, and the diameter of the circle F is outside the toner carrier 21. It is 14.5 mm which is 0.5 mm smaller than the diameter.
[0031]
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the latent image carrier 1 includes the aluminum drum-shaped base body made of aluminum as described above. Further, the pressure contact portion with the toner carrier 21 is not deformed in the axial direction of the toner carrier 21.
[0032]
Further, in this embodiment, the supply member 22 is a roller having a surface roughness Rz (10-point average roughness) of 10 μm by subjecting cylindrical aluminum with an outer diameter of 7 mm to sand blasting to ensure toner supplyability. Therefore, the toner carrier 21 has high rigidity, and is not substantially deformed in the axial direction of the toner carrier 21 at the pressure contact portion with the toner carrier 21.
[0033]
In this embodiment, the regulating member 23 is a developing device in which a chamfer of 0.1 mm is chamfered on the tip of a stainless steel plate having a thickness of 2 mm, and the chamfered corner portion is in a position where it is pressed against the toner carrier 21. Attached to the casing 20, the rigidity of the developing device casing 20 works together with the rigidity of the stainless steel plate material, and has a high rigidity with respect to the toner carrier 21. The portion does not deform in the axial direction of the toner carrier 21.
[0034]
The toner scoop member 24 is a flexible member made of polyethylene terephthalate resin having one end of a 100 μm thick film attached to the developing device casing 20 and elastically contacting the toner carrier 21 in a state where the film is bent. doing.
[0035]
As described above, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the toner carrier 21 has three axial directions arranged in pressure contact with a circle F having a small outer diameter with respect to the outer diameter when no load is applied. Are in a state where they are bent and deformed in the cross-sectional direction by the latent image carrier 1, the supply member 22 and the regulating member 23, and a load that causes the bending deformation acts on each pressure contact portion. It is in.
[0036]
In the image forming apparatus of the present invention, the toner carrier 21 is held in a stable state by being in contact with three or more outer peripheral surfaces in a state where the toner carrier 21 is incorporated in the developing device 2. Since the three pressure contact members including the image carrier 1, that is, the latent image carrier 1, the supply member 22, and the regulating member 23 are not substantially deformed in the axial direction of the toner carrier 21, the deformation of the toner carrier 21 is prevented. There is no degree of freedom in the axial direction, the toner carrier 21 is not bent in the axial direction, and the contact pressure can be uniform in the axial direction. The effect can be obtained even if there are two or less pressure contact members that are in contact with the outer peripheral surface of the toner carrier 21 and are not substantially deformed in the axial direction, but the deflection of the toner carrier 21 in the axial direction is almost completely prevented. In order to do this, three or more are preferable.
[0037]
Here, the toner carrier 21 is manufactured with a material and thickness having low rigidity in order to obtain a flexible property as described above. However, it is difficult to manufacture parts having such properties and shapes with high shape accuracy. Although it is easy to generate an axial warp at the time of manufacturing, in this embodiment, the axial shape is obtained by a highly rigid member, and a highly rigid member is easy to obtain shape accuracy when manufacturing. It is possible to obtain very good uniformity.
[0038]
Note that the fact that the toner carrier 21 is not substantially deformed in the axial direction is a difference between the outer diameter of the circle F and the amount that the toner carrier 21 is bent in the cross-sectional direction (the load on the toner carrier 21 is not subjected to a load). In the present embodiment, it is 0.5 mm.), On the other hand, it means that the deformation in the axial direction under the load of each pressure contact member is small. The bending shape in the cross-sectional direction does not depend on the shape accuracy of the toner carrier 21, and is kept uniform in the axial direction of the toner carrier 21 by the member that presses the outer peripheral surface of the toner carrier 21.
[0039]
Further, as described above, since the toner carrier 21 is used while being maintained in a uniform shape in the axial direction regardless of the shape accuracy in the axial direction, the toner carrier 21 is abnormal when the toner carrier 21 is rotated. No high deformation stress acts and high durability is obtained.
[0040]
That is, according to the image forming apparatus according to claim 2 of the present invention shown in the present embodiment, at least three of the members that are in pressure contact with the outer peripheral surface of the toner carrier 21 including the latent image carrier 1 are: By not substantially deforming in the axial direction of the toner carrier 21, the deformation is almost completely uniform in the axial direction of the toner carrier 21 without requiring high shape accuracy of the toner carrier 21. The contact pressure between the member and the toner carrier 21 can also be made uniform in the axial direction. Furthermore, since no unnecessary stress is applied in the axial direction, high durability can be obtained.
[0041]
In this embodiment, a highly rigid supply member 22 is pressed against a toner carrier 21 having very high flexibility. As a method for supplying toner to the toner carrier 21, those that contact the toner carrier 21 and those that do not contact the toner carrier 21 are well known. It is known that the effect of scraping off the toner layer remaining as a history by the image developed on the body 21 last time works, so that it is possible to output a high-quality image with little influence of the history.
[0042]
As a contact supply method, a method in which a roller having a flexible rubber foam member formed as an elastic layer on the surface is used as the supply member 22 and is brought into contact with the toner image carrier 21 by deformation of the foam member on the surface is widely and generally used. However, in this embodiment, since the supply member 22 having high rigidity can be used by utilizing the bending deformation of the toner carrier 21, an aluminum metal roller is used as the supply member 22.
[0043]
In the configuration of the present embodiment, in contrast to the above-described contact supply method using a roller in which an elastic layer is generally used, it is not necessary to form an elastic layer on the surface of the supply member 22. Since it can be used, a small-sized image forming apparatus can be realized. At the same time, the supply member 22 can be manufactured at a low cost, and the foam cell of the foam member, which is a problem when the foam member is used, is clogged with toner. As a result, there is no possibility that the supply property changes, so that a high-quality image can be formed over a long period of time.
[0044]
In this embodiment, the toner carrier 21 having very high flexibility is fixed to the developing casing 20 and is regulated by a regulating member 23 having high rigidity in the axial direction. The configuration of the example restricting means is simple in structure, and the image forming apparatus can be downsized. That is, when the elasticity including the axial direction is required for the restricting means, an elastic member is required and a thickness and a space that enable elastic deformation are required, but in this embodiment, the shaft is not required. A uniform pressure contact in the direction is possible.
[0045]
FIG. 3 is a top sectional view of the section indicated by the arrow E in the embodiment of FIG. The drive structure of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0046]
In FIG. 3, the toner carrier 21 having a hollow cylindrical shape has an elastic flange 31 attached to an inner peripheral surface at one end, and is attached to a drive shaft 32 via the elastic flange 31, and the drive shaft 32 is rotationally driven. As a result, the toner carrier 21 is rotated. At the opposite end where the drive shaft 32 is not attached, the elastic reinforcing member 33 is attached to the inner peripheral surface of the toner carrier 21, and the toner carrier 21 is elastically connected to the elastic flange 31 and the elastic member from the inner peripheral surface side. An elastic toner seal member 27 is pressed against the outer peripheral surface of the portion supported by the reinforcing member 33 to prevent the toner from leaking from the toner storage unit 25 of the developing device 2. The width indicated by the dimension G is the maximum width at which the toner carrier 21 develops the latent image, that is, the width of the image area.
[0047]
As described above, the image forming apparatus of the present invention obtains a pressure contact force with the member that presses against the outer peripheral surface of the toner carrier 21 including the latent image carrier 1 by the deformation of the toner carrier 21 and the toner carrier. The structure in which the body 21 is held obtains the uniformity of the axial pressing force, and the toner carrier 21 is driven outside the image area width (dimension G) as in the embodiment shown in FIG. By arranging the elastic flange 31, it is possible to maintain the uniformity of the pressing force in the image area width (dimension G).
[0048]
That is, according to the image forming apparatus of the present invention, the elastic flange 31 for transmitting the driving force to the toner carrier 21 is provided, and the elastic flange 31 is disposed in the non-image area. A good image can be formed without affecting the uniformity of the pressure contact force between the toner carrier 21 and the latent image carrier 1 in the image region (dimension G).
[0049]
Incidentally, the driving force is transmitted only from one side of the end portion in the width direction of the toner carrier 21 of the present embodiment. However, in the present invention, the driving shaft 32 penetrates the inside of the toner carrier 21 and elastic flanges 31 are provided at both ends. It is also possible to drive the toner carrier 21 at both ends. However, when the elastic carrier 31 is attached to both ends and the toner carrier 21 is driven, the shape accuracy of the elastic flange 31 at both ends and the phase shift between both ends when the drive shaft 32 and the toner carrier 21 are attached are provided. As a result, a torsional stress is applied to the toner carrier 21, which may adversely affect the durability of the toner carrier 21.
[0050]
According to the configuration in which the driving force is applied to the toner carrier 21 only at one end of the toner carrier 21 as in the present embodiment, the durability is easily increased regardless of the shape of the elastic flange or the like and the mounting accuracy. A high image forming apparatus can be realized.
[0051]
In this embodiment, the toner seal member 27 is attached to the outer peripheral surface of the portion where the elastic flange 31 and the elastic reinforcing member 33 are attached to the inner peripheral surface side of the toner carrier 21. In the image forming apparatus in which the toner carrier 21 is elastically deformed as in the present invention, it is difficult to prevent the toner from leaking from the toner storage unit 25 at the end of the toner carrier 21. However, as in the present embodiment, the contact of the toner seal member 27 at the end is sufficiently performed by the portion where the inner peripheral surface side of the toner carrier 21 is supported by the elastic flange 31 and the elastic reinforcing member 33. Good toner sealing is possible with the pressure contact force. That is, the pressing force of the elastic flange 31 and the elastic reinforcing member 33 that press the toner carrier 21 on the inner peripheral surface side, and the toner seal member 27 that presses the toner carrier 21 on the outer peripheral surface side sandwich the toner carrier 21. Since they interact with each other, it is possible to drive the toner carrier 21 with a sufficiently high pressing force and prevent toner leakage at the end without exerting deformation stress on the toner carrier 21.
[0052]
Here, the elastic flange 31, the elastic reinforcing member 33, and the toner seal member 27 have elasticity that easily deforms the surface in contact with the toner carrier 21, and are formed of a foam member or the like. In addition, as a foaming material used for these, a flexible foam material is suitable and a polyurethane foam, a polystyrene foam, a polyethylene foam, an elastomer foam, a rubber foam etc. can be used.
[0053]
FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part showing another embodiment of the image forming apparatus of the present invention. The members having the same functions and the same names as those in FIG.
[0054]
In FIG. 4, the restriction member 23 is attached to a restriction holding member 42 that can rotate in the direction of arrow H, and the pressure member 41 is a coil spring that transmits a pressure contact force to the restriction holding member 42. The toner scooping member 24 described with reference to FIGS. 1 and 2 is formed as a part of the developing device casing 20 and serves as a toner scooping portion 43.
[0055]
In the image forming apparatus in which each part is pressed by utilizing the bending deformation of the toner carrier 21 of the present invention, the toner scooping portion 43 is also a member having high rigidity with respect to the toner carrier 21, and is substantially in the axial direction of the toner carrier 21. Therefore, as shown in the embodiment of FIG. 4, the toner scooping portion 43 integral with the developing device casing 20 can be implemented with a simple structure, and the toner can be elastically The toner scooping member 24 configured to be in pressure contact with the carrier 21 does not require a space that allows elastic deformation, and the image forming apparatus can be downsized.
[0056]
Here, the toner carrier, which is a further feature of the present invention with reference to FIG. 4, is independent of the variation in the strength of the material of the toner carrier 21, the outer diameter accuracy, the thickness accuracy, or the position accuracy of each pressure contact member. A structure in which the pressure contact force between the pressure contact member 21 and each pressure contact member is kept sufficiently uniform will be described.
[0057]
In the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, the latent image carrier 1, the supply member 22, and the regulating member 23 are arranged at fixed positions by utilizing the bending deformation of the toner carrier 21. The embodiment shown in FIG. 4 supports one of the members that are in pressure contact with the outer peripheral surface of the toner carrying member 21 so as to be displaceable. The pressure is applied in the direction in which the carrier 21 is pressed. In FIG. 4, the latent image carrier 1, the toner scooping portion 43, and the supply member 22 are arranged at fixed positions, and the regulating member 23 is applied to the toner carrier 21 by the pressure contact force applied by the pressure member 41. It is in pressure contact.
[0058]
In the case where all of the members to be pressed with high rigidity with respect to the toner carrier 21 are arranged at fixed positions as in the embodiment described in FIGS. 1 and 2, the manufacturing accuracy of the members to be pressed is fixed. However, in the configuration shown in FIG. 4, the regulating member 23 can be displaced and absorbed together with the deformation of the toner carrier 21. .
[0059]
In the embodiment of FIG. 4, the coil spring that is the pressure member 41 that applies the pressure contact force to the regulating member 23 can easily apply a substantially constant pressure against a large displacement by appropriately selecting the characteristics. As a result, the regulating member 23 is pressed against the toner carrier 21 with a substantially constant contact pressure, and the toner carrier 21 that has received a constant pressure is pressed against the other member other than the fixed regulating member 23 on the outer peripheral surface. On the other hand, it is possible to press contact with a substantially stable contact pressure while changing the bending deformation shape. Even when the position of the member that is in pressure contact with the outer peripheral surface other than the restricting member 23 fluctuates greatly, the pressure contact position of the restricting member 23 moves at the same time as the bending deformation of the toner carrier 21 fluctuates. It is possible that the contact pressure with each pressure contact member does not change even if the position varies.
[0060]
In addition, the toner carrier 21 may have a material strength, thickness, and outer diameter that change in manufacturing. In the embodiment shown in FIG. 4, the material strength, thickness, and outer diameter of the toner carrier 21 are considered. Even if the pressure changes, the pressure contact position of the regulating member 23 moves to keep the contact pressure of each pressure contact member constant, so that the influence is prevented from appearing in the image.
[0061]
As described above, according to the image forming apparatus of the third aspect of the present invention, at least one member pressed against the outer peripheral surface of the toner carrier 21 is supported to be displaceable with respect to the toner carrier 21. Since the pressure is applied in the direction in which the toner carrier 21 is pressed, the material strength of the toner carrier 21 is not changed, the outer diameter accuracy, the thickness accuracy, or the position accuracy of each pressing member is not affected. A stable pressing force can be obtained, and a stable and high-definition image can be developed uniformly over the entire image area.
[0062]
In the embodiment of FIG. 4, the case where the regulating member 23 is displaceable has been described. However, the present invention is not limited to this, and the displaceable member may be the latent image carrier 1 or the supply member 22. The same effect can be obtained with the toner scooping member 24. It is to be noted that making the rotationally driven member displaceable complicates the structure, and thus making the regulating member 23 and the toner scooping member 24 displaceable is preferable for simplifying the structure.
[0063]
In the embodiment shown in FIG. 4, the supply member 22, the regulating member 23, and the toner scooping portion 43 have high rigidity with respect to the toner carrier 21, and the toner according to claim 1 of the present invention. The structure in which the carrier 21 is substantially held by three members in the developing device 2 is implemented, and at the same time, among the members that are in pressure contact with the outer peripheral surface of the toner carrier 21 according to claim 2 of the present invention A structure in which at least three of the toner image bearing member 21 is not substantially deformed in the axial direction of the toner carrier 21 is implemented by members in the developing device 2 excluding the latent image carrier 1, whereby the latent image carrier 1 is Even in a state where the toner carrier 21 is not in pressure contact and the latent image carrier 1 does not have high rigidity, the deformation of the toner carrier 21 in the axial direction can be almost completely uniform.
[0064]
Therefore, in the embodiment of FIG. 4, the latent image carrier 1 is a cylindrical drum. However, even if the latent image carrier 1 does not have high rigidity using a belt, high-definition image development is performed in the image area. The process can be performed uniformly throughout, and high durability can be obtained. Further, when the developing device 2 is operated in a state where the toner carrier 21 is not in pressure contact with the latent image carrier 1, the durability is not adversely affected.
[0065]
In addition, a plurality of developing devices 2 of a type in which the latent image carrier 1 and the toner carrier 21 are pressed against each other are arranged with respect to the common latent image carrier 1, and a plurality of developing devices 2 are appropriately selected to obtain a multicolor image. Although an image forming apparatus that forms images is well known, the present invention can be implemented very favorably in a multicolor image forming apparatus.
[0066]
When implementing a multicolor image forming apparatus with the developing device 2 of the type of the present invention, it is necessary to selectively move the developing device 2 with respect to the latent image carrier 1 in order to prevent color mixing. It is desirable that the developing device 2 be small and light in weight. According to the present invention, as described above, the developing device 2 can be easily reduced in size, and the hollow cylindrical toner carrier 21 is very lightweight, and thus can be easily reduced in weight.
[0067]
Furthermore, it is difficult for the developing device 2 that selectively moves toward and away from each other to require high accuracy in the positional relationship between the latent image carrier 1 and the toner carrier 21, but as described above, according to the present invention. For example, the positional accuracy required for the latent image carrier 1 and the toner carrier 21 can be relaxed. In particular, according to the embodiment of FIG. 4, the required positional accuracy can be made very loose, regardless of the change in the positional relationship between the latent image carrier 1 and the toner carrier 21 due to the contact / separation movement. It is possible to provide a multicolor image forming apparatus capable of stably forming high-quality images.
[0068]
In the embodiment of the present invention described above, the toner carrier 21 is formed of nylon resin in which carbon having an outer diameter of 15 mm and a thickness of 125 μm is dispersed, and this is pressed into a 14.5 mm circle F. However, in addition to these conditions, the present invention can use various materials, shapes and arrangements as appropriate.
[0069]
As the hollow cylindrical material used for the toner carrier 21, a resin such as polycarbonate, polyethylene, polyester, or a metal such as nickel can be used in addition to a nylon resin.
[0070]
Further, the thickness and outer diameter of the toner carrier 21 and the diameter of the circle F on which the member press-contacted to the outer peripheral surface are arranged take into consideration the mechanical strength of the material used for the toner carrier 21 and the speed of the image forming apparatus. Can be selected as appropriate.
[0071]
The thickness of the toner carrier 21 is preferably 50 to 250 μm for the resin, 20 to 100 μm for the metal, more preferably 75 to 150 μm for the resin, and 25 to 50 μm for the metal. Desirable to get.
[0072]
The outer diameter of the toner carrier 21 is preferably 5 to 50 mm, and more preferably 10 to 25 mm in order to enable the toner carrier 21 to be driven stably and to realize a small-sized image forming apparatus.
[0073]
Regarding the relationship between the outer diameter of the toner carrier 21 and the diameter of the circle F on which the member press-contacted to the outer peripheral surface is arranged, the toner carrier 21 can obtain sufficient durability, and practical positional accuracy of each member. In order to enable uniform pressure contact, the diameter of the circle F is preferably about 0.1 to 1 mm smaller than the outer diameter of the toner carrier, and more preferably about 0.2 to 0.6 mm smaller. is there.
[0074]
  As described above, according to the present invention, the latent image carrier and the developer that presses the toner carrier to the latent image carrier via the toner and visualizes the latent image formed on the latent image carrier with the toner. An image forming apparatus, wherein the toner carrier is a flexible hollow cylinder, and the developing device includes three or more members that are in pressure contact with the outer peripheral surface of the toner carrier. Since the toner carrier is substantially held by the pressure contact, it is possible to develop a high-definition image stably with a simple structure over the entire image area, and a small image that provides high durability. A forming apparatus can be provided.In addition, since the driving force is applied to the toner carrier only at one end of the toner carrier, an image forming apparatus with high durability can be easily realized regardless of the shape of the elastic flange and the mounting accuracy. it can.
[0075]
In addition, at least three of the members that are in pressure contact with the outer peripheral surface of the toner carrier, including the latent image carrier, are in contact with the outer peripheral surface of the toner carrier by not substantially deforming in the axial direction of the toner carrier. Since the deformation of the toner carrier is made uniform in the axial direction by the member, high-definition image development can be performed uniformly over the entire image area regardless of the shape accuracy of the toner carrier, and high durability Can be obtained.
[0076]
Further, at least one of the members that are in pressure contact with the outer peripheral surface of the toner carrier is supported so as to be displaceable with respect to the toner carrier, and can be displaced by being pressurized in a direction in which the toner carrier is pressed. Since the deformation deformation of the toner carrying member and the pressure contact member supported by each of them act on each other, it does not depend on the fluctuation of the material strength of the toner carrier, the outer diameter accuracy, the thickness accuracy, or the position accuracy of the pressure contact member. Thus, stable and high-definition image development can be performed uniformly over the entire image area.
[0077]
  further,Since the elastic flange is arranged in the non-image area, the influence of the drive structure does not reach the image area, so that development of a high-definition image can be performed uniformly over the entire image area.
[0078]
Furthermore, according to the image forming apparatus of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image and capable of forming a small, multicolor image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing an embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a toner carrier portion of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a top sectional view of a section indicated by an arrow E in the embodiment of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a top cross-sectional view of a pressure contact portion between a latent image carrier and a toner carrier of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Latent image carrier
2 Development device
20 Developing device casing
21 Toner carrier
22 Supply members
23 Restriction member
24 Toner scooping member
25 Toner storage
26 Toner stirring member
27 Toner seal member
31 Elastic flange
32 Drive shaft
33 Elastic reinforcement member
41 Pressure member
42 Restriction holding member
43 Toner scoop part

Claims

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。An image forming apparatus comprising: a latent image carrier; and a developing device that presses the toner carrier to the latent image carrier via toner and visualizes the latent image formed on the latent image carrier with toner. The toner carrier is a flexible hollow cylinder, and the developing device includes three or more members that are pressed against the outer peripheral surface of the toner carrier, and the toner carrier is pressed by the pressure of the three or more members. An image forming apparatus characterized by being substantially held and having a drive shaft attached to one end portion of the toner carrier via an elastic flange .

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。 2. The image according to claim 1, wherein at least three members including the latent image carrier that are in pressure contact with the outer peripheral surface of the toner carrier are not substantially deformed in the axial direction of the toner carrier. Forming equipment.

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。 At least one of members pressed against the outer peripheral surface of the toner carrier is supported so as to be displaceable with respect to the toner carrier, and is pressed in a direction in which the toner carrier is pressed. The image forming apparatus according to claim 1.

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。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the elastic flange is disposed in a non-image area.