JP2007017472A - 現像装置、ニップ量調整機構、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形装置では、例えば像担持体（感光体ドラム）と現像ローラとの間にニップを形成するが、このニップ量が環境変化によって変化してしまい、印刷時における、印刷紙の地肌汚れや、刷毛目模様汚れの原因となっていた。
【解決手段】 像担持体１０の軸となる像担持体軸２３を貫入する貫通軸孔２２ａと現像ローラ３の芯金３ａ端部を受入れる軸孔２２ｂを有して像担持体１０に対する現像ローラ３の位置を決める位置決め部材２２を有し、湿度変化による現像ローラ３の半径変化と同程度に軸間距離が変化する材質で位置決め部材２２を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真プリント方式の画像形成装置に関し、特にその像担持体と現像ローラ等との間に所定のニップを形成するための構造に関する。

この種の画像形成装置の現像装置には、例えば、感光体ドラムと、感光体ドラムに対して接近或いは離間する方向に移動可能に保持された現像ローラと、弾性体からなるローラを備えてこの弾性によって現像ローラを感光体ドラムに付勢するように配置されたトナー搬送ローラとを有して、現像ローラの径のばらつきや取り付け誤差を吸収することのできるものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平２００２−１６２８２８号公報（第４−５頁、図３）

画質欠陥のない画像を形成するためには、感光体ドラムに現像ローラを圧接してニップを形成し、所定のニップ量が安定して維持されるようにする必要がある。しかしながら、上記した従来の現像装置の構成では、弾性体の経年変化やばらつきによって、安定したニップ量を維持することが困難であった。

本発明の目的は、これ等の問題点を解決し、特に現像ローラに使用される部材の、湿度変化に伴う体積変化によって現像ローラの外径が変化するような場合でも、ニップ量の変動を極力抑えることができる現像装置、ニップ量調整機構、及び画像形成装置を提供することにある。

本発明による現像装置は、
像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像ローラと、
前記像担持体に対する前記現像ローラの位置を決める位置決め部材とを有し、
前記位置決め部材の湿度変化に伴う変化量が、前記現像ローラの湿度変化に伴う変化量と略同一となるように構成した特徴とする。

本発明によるニップ量調整機構は、
像担持体と、前記像担持体との間で所定のニップを形成するローラと、前記像担持体に対する前記ローラの位置を決める位置決め部材とを有し、
前記位置決め部材の湿度変化に伴う前記像担持体と前記ローラの回転軸との間の変化量が、前記ローラの半径の湿度変化に伴う変化量と略同一となるように構成したことを特徴とする。

本発明による画像形成装置は、
上記の現像装置或いはニップ量調整機構を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、環境変化に対する、像担持体とローラ間のニップ量の変化を抑制することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を概略的に示した構成図である。

同図に示す画像形成装置１は、装置の小型化、低価格化に有利な一成分現像装置を採用しており、像担持体１０、帯電ローラ１１、露光装置１２、転写ローラ１３、クリーニング装置１４、及び現像装置２を有する。

像担持体１０の周囲には、その回転の上流側から順に、像担持体１０の表面を高圧帯電させるための帯電ローラ１１、像担持体１０の表面に画像に応じて静電潜像を形成するための露光装置１２、後述するように、トナー１６を担持し、これによって像担持体１０上の静電潜像を顕像化、即ち現像する為の現像ローラ３が配置されている。更に現像された像担持体１０上のトナー像は、現像ローラ３の下流に配置された転写ローラ１３によって転写材１５上に転写される。このため転写ローラ１３は、像担持体１０に対向して配置され、印字する転写材１５を挟むように像担持体１０と連れ回りして転写材１５を搬送する。転写ローラ１３には、像担持体１０上に付着されたトナーによるトナー像を転写材１５に転写する転写時に、像担持体１０の表面電位と転写ローラ１３の表面電位に電位差を持たせるための電圧Ｖｄが印加されている。

転写材１５上に転写されずに像担持体１０の表面に残留したトナー１６は、転写ローラ１３の下流に配置されたクリーニング装置１４のクリーニングブレード１４ａによって掻き落とされて除去される。画像が転写された転写材１５は、矢印方向に搬送され、図示しない定着部に至る。この定着部において、転写材１５は、熱源を有して圧接しながら回転するローラ対によって加熱且つ加圧され、表面上のトナー像が溶融して転写材１５上に定着される。トナー像が定着された転写材１５はさらに搬送され、図示せぬ排紙部から画像形成装置１の外部へと排出される。

現像装置２は、トナー１６が満たされるトナー貯蔵部２ａ、現像ローラ３、この現像ローラ３にトナー１６を供給するトナー供給ローラ４、現像ローラ３上のトナー１６を薄層化する層厚規制ブレード５、そして、現像ローラ３、トナー供給ローラ４、及び層厚規制ブレード５に、それぞれ所定の電圧Ｖａ、Ｖｂ、及びＶｃを印加する電圧源６、及び後述する位置決め部材を有する。ここで、トナー貯蔵部２ａのトナー１６は、先ず、共に同方向（矢印方向）に回転するトナー供給ローラ４と現像ローラ３とによって摩擦帯電されて現像ローラ表面に付着する。そして現像ローラ３の矢印方向への回転に従って、層厚規制ブレード５と現像ローラ３との間を通過する際に、所定の層厚となるよう薄層化されると共に、この通過の際にも摩擦や電荷注入によって帯電する。

尚、同図中のＸＹＺ座標は、転写材１５の搬送方向にＸ軸をとり、像担持体１０の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸を取っている。また、後述する他の図においてＸＹＺ座標が示される場合、これらの座標の軸方向は、共通する方向を示すものとする。

図２は、画像形成装置１の内部で、像担持体１０、現像ローラ３を保持する、図１には図示されていない保持機構の要部を部分的に示す構成図で、同図（ａ）は、Ｚ軸のプラス側からみた上面図であり、同図（ｂ）はＹ軸のプラス側からみた側面図である。また同図（ｃ）及び（ｄ）は、この保持機構で保持される像担持体１０及び現像ローラ３の外観斜視図であり、同図（ｅ）はサイドフレームによって保持されるトナー供給ローラ４の外観斜視図である。

同図中、サイドフレーム右２１ｘは、画像形成装置１の内部で、像担持体１０及び現像ローラ３の軸方向、即ちＹ軸方向において、サイドフレーム左２１ｙ（図示せず）と共にこれらの両側に対向して備えられ、成型の容易性、寸法安定性等の理由から変性ＰＰＥ（ｐｏｌｙ ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ）樹脂が材料として使われている。尚、一対のサイドフレーム２１（左右のサイドフレームを総称する場合はサイドフレーム２１と称す）は、像担持体１０や現像ローラ３を介して面対称に形成されているため、Ｙ軸のマイナス側に位置するサイドフレーム右２１ｘのみを示す。

このサイドフレーム右２１ｘには、後述するように像担持体１０の回転軸となる像担持体軸２３が固定されている。この像担持体軸２３はＹ軸に沿って延在し、他端部が図示しないサイドフレーム左２１ｙに固定されている。また、サイドフレーム右２１ｘには、トナー供給ローラ４の回転軸４ａを軸支する軸孔２１ｄが形成され、図示しないサイドフレーム左２１ｙの対向する位置に形成された軸孔と共にトナー供給ローラ４を回転自在に保持する。

位置決め部材右２２ｘは、略長方形の厚板状の部材で、像担持体軸２３が貫入する貫通軸孔２２ａと後述する現像ローラ３の回転軸３ａを受入れる軸孔２２ｂを有し、像担持体軸２３が貫入した状態でサイドフレーム右２１ｘに装着される。このとき、位置決め部材右２２ｘは、その上下辺に沿うようにサイドフレーム右２１ｘに形成されたガイド突起２１ａ，２１ｂ，２１ｃによって、像担持体軸２３を中心とする回動が規制されて位置決めされる。

図３は、この位置決め部材右２２ｘの取付け方法を説明するための取付け説明図である。同図に示すように、位置決め部材右２２ｘは、長穴２２ｃを介してサイドフレーム右２１ｘに固定されるネジ２４によって、像担持体軸２３の軸方向（Ｙ軸方向）における位置が、サイドフレーム右２１ｘに接する位置となるように定められる。この時、位置決め部材右２２ｘは、自身の伸縮によるＸ軸方向の変位が妨げられないように考慮されている。このため、例えは、ネジ２４の頭部と位置決め部材右２２ｘ間にワッシャやコイルスプリングを介在させ、このスプリングによって、位置決め部材右２２ｘをサイドフレーム右２１ｘに押圧するように構成してもよい。

図示しないサイドフレーム左２１ｙにも、像担持体１０及び現像ローラ３を介してこの位置決め部材右２２ｘと面対称に形成された位置決め部材左２２ｙが同様に装着されるが、構成が全く同じであるため、その図及び説明は省略する。

像担持体１０は、例えば外径Ｄｖが３０ｍｍのアルミ素管（厚さｔ＝０．８ｍｍ）に有機感光性材料がコーティングされ、その中心部には像担持体軸２３が貫通する中心軸孔１０ａが形成されている。そしてこの中心軸孔１０ａに像担持体軸２３が貫通した状態でサイドフレーム２１によって回転自在に保持される。現像ローラ３は、例えば芯金径φ１２ｍｍの芯金３ａの周りに、例えばウレタンで形成され外径Ｄｒが２０．２ｍｍのウレタンローラ３ｂを配した構成を有し、芯金３ａの両端部が位置決め部材右２２ｘの軸孔２２ｂ及び図示しない位置決め部材左２２ｙの軸孔に嵌入して回転自在に保持される。

図４は、以上のようにして配置された像担持体軸２３、及び位置決め部材右２２ｘと図示しない位置決め部材左２２ｙに、像担持体１０及び現像ローラ３がそれぞれ保持された際の配置を示す配置図である。同図に示すように、これらが配置されたとき、所定のニップ（Ｎｉｐ）量Ｎａのニップが形成されるように、像担持体１０と現像ローラ３との軸間距離Ｗが設定されている。尚、像担持体１０と現像ローラ３との軸間距離Ｗは、本実施の形態では、位置決め部材右２２ｘの貫通軸孔２２ａと軸孔２２ｂの各中心間の距離と同一と仮定して説明する。

また、ここでいうニップは、像担持体１０と現像ローラ３の少なくともどちらか一方が変形して圧接している部分のことであり、ニップ量は像担持体１０と現像ローラ３とが共に変形しないと仮定したときの重なり部分の幅に相当する。従ってこのニップ量Ｎａは、
Ｎａ＝（（Ｄｖ＋Ｄｒ）／２）−Ｗ ・・・（１）
Ｎａ：ニップ量
Ｄｖ：像担持体１０の外径
Ｄｒ：現像ローラ３の外径
Ｗ：像担持体１０と現像ローラ３との軸間距離
で求められる。尚、本実施例では、例えばニップ量Ｎａが０．１５ｍｍ〜０．２４ｍｍとなるように軸間距離Ｗが設定されている。

位置決め部材２２（左右の位置決め部材を総称する場合は位置決め部材２１と称す）は、吸湿性の高い樹脂、例えばナイロン、アイオノマー樹脂、ポリカーボネイト等の素材で成型されている。

以上のように構成された像担持体１０、現像ローラ３、及びこれ等を保持する保持機構（サイドフレーム２１、位置決め部材２２等）を採用した画像形成装置１を用いて、絶対湿度とドラムカブリの関係を調べる実験を行なった。但し、この実験に際しては位置決め部材２２の寸法変化による影響を抑えるため、位置決め部材２２は、湿度変化に対する寸法変化が少ない、例えば寸法安定性に優れた変性ＰＰＥ樹脂材を用いて形成している。

図５は、この実験の結果を示すグラフである。横軸は、装置を実験したときの周囲の温湿環境（温度℃／相対湿度％）を示し、縦軸は、ドラムカブリΔＥと絶対湿度（ｋｇ／ｋｇＤ．Ａ）を示している。同図のグラフから、絶対湿度が高いときにはドラムカブリが小さくなり、絶対湿度が低いときにはドラムカブリが大きくなることが理解される。尚、ドラムカブリは、像担持体１０の静電潜像が形成された部分以外の高電位部分（本来帯電したトナーが付着しない部分）にトナーが付着する現象で、印刷時には例えば印刷紙の白地部にトナーが付着する汚れとして現れる。ΔＥはこの現象の程度を示す値である。

一方、図６は、絶対湿度と現像ローラ３の外径Ｄｒの関係を調べる実験を行なったときの実験結果を示すグラフである。同図に示すように、現像ローラ３の外径Ｄｒは絶対湿度に略比例して増加する。このため、上式（１）により、ニップ量Ｎａも絶対湿度の増加に略比例して増加することがわかる。即ち、後述する理由によって、ニップ量Ｎａが増えるとドラムカブリは減少し、ニップ量Ｎａが減少するとドラムカブリは増加する方向に変化する。

表１は、ニップ量Ｎａと、ドラムカブリ、トナー電位、付着量、及びＱ／Ｍの関係を調べた実験結果を示すものである。ここで、トナー電位とは現像ローラ３上に付着するトナー電位であり、付着量とは現像ローラ３に付着する１ｃｍ^２当たりのトナー重量であり、Ｑ／Ｍとは現像ローラ３上に付着するトナーの１ｇ当たりの帯電量を示す。尚、Ｑ／Ｍは、トナー電位と付着量とを用いて、次式
Ｑ／Ｍ＝トナー電位×０．１２２７／付着量^２
によって算出される。

ここで表１の各項目の相関関係について、図１を参照しながら説明する。トナーは、帯電ローラ１１によって帯電される像担持体１０の表面の帯電極性と同極性に帯電されるため、Ｑ／Ｍが高いほど像担持体１０の表面電位の高い部分（静電潜像が形成されていない部分）に付着しにくい。従って、Ｑ／Ｍが低いほど、この高電位部分へ付着し易くなってドラムカブリΔＥが大きくなる。一方、ニップ量Ｎａが大きいほど、トナーが像担持体１０の表面に強く押し付けられ、またその時間も長くなるため、トナーの電位はより高くなり、Ｑ／Ｍもそれにつれて高くなる（実験結果から、ニップ量の変化に伴う付着量の変化は少ない）。従って、ニップ量Ｎａが大きいほど、ドラムカブリΔＥが小さくなる。

実際の測定結果も、同表に示すように、ニップ量Ｎａ＝０．１３５ｍｍのときのドラムカブリΔＥが２．７６であるのに対して、ニップ量Ｎａ＝０．１９８ｍｍのときのドラムカブリΔＥは１．７３であり、ニップ量Ｎａが大きいほど、ドラムカブリΔＥが小さくなっている。

以上のように、ニップ量Ｎａが小さくなるとドラムカブリが発生しやすく、逆に大きくなるとドラムカブリは発生しにくくなる。しかしながら、一方で、ニップ量Ｎａが大きくなると、汚れの前兆として刷毛目模様が発生し、やがて汚れ現象がひどくなる。

図７は、適正なニップ量を見極めるため、通常の組み立て環境において、ニップ量の異なる数種類の画像形成装置を用意し、例えば装置の環境保障の範囲である低湿環境下（温度１０℃／相対湿度２０％）と高湿環境下（温度２７℃／相対湿度８０％）において印刷実験を行ったときの、異常画像の発生の様子をプロットしたグラフである。即ち、縦軸には軸間距離Ｗ、横軸には現像ローラ３の外径Ｄｒを取って、転写材１５に現れる印刷不良現象と、その現象が出たときの現像ローラ３の外径Ｄｒ及び位置決め部材２２で設定される軸間距離Ｗの値をプロットしている。またグラフ中の各点線は上記（１）式に基づく式
Ｗ＝（（３０．０３＋Ｄｒ）／２）−Ｎａ
に、ニップ量Ｎａとして０．１５、０．２４を代入して求めた演算値である。但し、像担持体１０の外径ＤｖをＤｖ＝３０．０３ｍｍとしている。

図７のグラフでは、左上に向うほどニップ量Ｎａが小さい領域となり、右下に向うほどニップ量Ｎａが大きい領域となる。この実験結果によれば、ニップ量Ｎａが０．１５ｍｍより小さいと、ドラムカブリΔＥが所定の許容値（例えば２）を超えるドラムカブリ不良（図中に◇印で示す）が発生する状態となり、ニップ量Ｎａが０．２４ｍｍを超えると、汚れの前兆である刷毛目模様（図中に△印で示す）が発生する状態となり、図示しないが、ニップ量Ｎａが更に０．３を超えると汚れが発生する状態となる。

以上の実験結果から、適正なニップ量Ｎａとして、
０．１５ｍｍ＜Ｎａ＜０．２４ｍｍ
の範囲に設定するのが好ましいという結果を得た。

従来、現像装置の現像ローラ３の材質として、湿度変化に対する寸法変化の小さいシリコンを用いたローラが使われていたが、このシリコンローラは、変形した状態で放置すると塑性変形してしまい、印刷時の転写材にローラ周期で横筋が発生するという不具合があった。そのため最近では、湿度変化に対する寸法変化がシリコンに比べて大きいが塑性変形の少ないウレタンを用いたウレタンローラを用いる場合が多くなっている。

ここで、例えば、ウレタンローラ３ｂを備えた現像ローラ３と、寸法安定性に優れた変性ＰＰＥ樹脂材で形成した位置決め部材２２を用いて、前記した図４に示すように、現像ローラ３、置決め部材２２、及び像担持体１０を配置した際の、周囲の温湿環境（温度℃／相対湿度％）変化に対する各種の寸法変化を計測、或いは算出した結果を表２に示す。尚、同表に示す変化量は、基準の温湿環境（２０℃／５０％）における各項目の数値に対する変化量を示すものである。また基準の温湿環境（２０℃／５０％）における現像ローラ３の外径Ｄｒ及び位置決め部材２２の軸間距離Ｗはそれぞれ、２０．１９ｍｍ及び２４．９９ｍｍとする。一方、像担持体１０の外径は３０．０３ｍｍであって、温湿環境（温度℃／相対湿度％）変化に対す寸法変化は、現像ローラの径変化に比べて無視できる程度に少ないものとする。

同表に示すように、周囲の温湿環境（温度℃／相対湿度％）が、例えば（２８℃／５３％）から（２８℃／８０％）に変化したとき、変性ＰＰＥ樹脂材で形成した位置決め部材２２の軸間距離Ｗは、０．００１３ｍｍだけ減少する方向に変化し、現像ローラ３の半径（Ｄｒ／２）は、０．０２５ｍｍだけ増加する方向に変化する。これ等の変化に従ってニップ量Ｎａも０．０２４ｍｍだけ増加する方向に変化する。

以上のように、シリコンに比べて湿度変化に対する寸法変化が大きいウレタンローラを用いた現像ローラと、寸法安定性に優れた変性ＰＰＥ樹脂材で形成した位置決め部材２２を組み合わせた場合、温湿環境の（２８℃／５３％）から（２８℃／８０％）への変化に対してニップ量Ｎａが０．０２４ｍｍだけ増加する。

次に、位置決め部材２２の材質を本実施の形態で採用した吸湿性の高い６ナイロンとした場合の、温湿変化に対するニップ量Ｎａの変化について考察する。

図８は、６ナイロンにおける、温度２８℃での相対湿度と飽和水分量の関係を測定した測定結果を示すグラフであり、図９は、６ナイロンの飽和水分量と寸法変化率の関係を測定した測定結果を示すグラフである。図８のグラフに示すように、６ナイロンの飽和水分量は、相対湿度の増加に伴って増加し、例えば相対湿度８０％の時の飽和水分量は４％程度となる。

一方、図９のグラフに示すように、６ナイロンの寸法変化率は、飽和水分量に略比例して増加する。従って、相対湿度が８０％で、６ナイロンの飽和水分量が４％となった時の寸法変化率は０．１２％となる。ここで、変化前の軸間距離Ｗを２４．９ｍｍとすると、その変化量は０．０２９８８ｍｍとなる。同様にして、相対湿度が５３％のときの最大変化量を求めると０．０１４９ｍｍとなるため、温度２８℃において相対湿度が５３％から８０％に変化したときの軸間距離Ｗは、０．０１４９８ｍｍだけ増加する方向に変化する。またこの時のニップ量Ｎａの変化は０．０１ｍｍである。

表３は、以上説明した、温湿環境が（２８℃／５３％）から（２８℃／８０％）へ変化した際に、位置決め部材２２が６ナイロンで形成された場合と変性ＰＰＥ樹脂材で形成された場合における各変化量を比較して示している。同表から明らかなように、このときのニップ変化量は、変性ＰＰＥ樹脂材の場合が０．０２４ｍｍなのに対して６ナイロンの場合は０．０１ｍｍとなり、その変化量が減少する。

以上のように、位置決め部材２２の材質を、吸湿性が高くて、湿度変化に対する寸法変化が現像ローラと同様に変化する例えば６ナイロンとすることにより、湿度変化に対するニップ量変化を減少させることができる。これ等の像担持体１０、現像ローラ３、及び像担持体１０に対する現像ローラ３の位置を調整する位置決め部材２２によって、環境変化に対するニップ量変化を抑制するニップ量調整機構が構成されている。

また、本実施の形態の画像形成装置によれば、環境変化に対するニップ量変化を抑制することができるので、ニップ量が適正範囲より減少するのに伴って生じやすくなるドラムカブリによる地肌汚れや、ニップ量が適正範囲より増加するのに伴って発生する刷毛目模様の汚れ等を抑制することができる。

図７は、前記したようにニップ量と異常画像の関係を示したグラフであり、全ての環境下において適正な画像を得るためには、ニップ量Ｎａを常に０．１５〜０．２４ｍｍの範囲に入れる必要があることを既に説明した。ここで、例えば現像ローラ３の寸法公差を±０．０５ｍｍ（実施例では現像ローラ外径Ｄｒ＝２０．１９ｍｍに対しての公差）とした場合、上記の条件を満たすには、位置決め部材２２で決まる軸間距離の寸法公差が、略±０．０１５ｍｍと非常に厳しいことが同図からわかる。

本実施の形態の画像形成装置によれば、環境変化に対するニップ量変化を抑制することができるが、これは図７においてニップ量を示す点線の傾斜が緩くなることに相当する。このため、現像ローラ３の寸法公差を±０．０５ｍｍとした場合でも、位置決め部材２２の寸法公差を±０．０１５ｍｍ以上に緩和することができる。逆に位置決め部材２２の寸法公差を例えば±０．０１５ｍｍとした場合でも、現像ローラ３の寸法公差を±０．０５ｍｍ以上に緩和することができる。

特に、現像ローラ３は研磨工程をいれて公差を確保するため、上記したように寸法公差が緩和されることによりコスト低減が可能となる。また、位置決め部材２２についても、寸法公差緩和により低コスト材料の採用や、金型コストの低減等がみこまれる。

実施の形態２．
図１０は、本発明による実施の形態２の画像形成装置に採用される保持機構（サイドフレーム２１、位置決め部材３１等）の要部構成を概略的に示す要部構成図である。

この保持機構を採用する画像形成装置が、前記した図２に示す実施の形態１の保持機構と主に異なる点は、位置決め部材３１が現像ローラ３と共にトナー供給ローラ４を回転自在に保持するように構成されている点である。従って、この保持機構を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置は、図１に示す実施の形態１の画像形成装置１と図面上では変らないため、この図１の画像形成装置１を参照して説明する。

図１０は、画像形成装置（図１の画像形成装置１を参照）の内部で、像担持体１０、現像ローラ３、及びトナー供給ローラ４を保持する保持機構の要部を部分的に示す構成図で、同図（ａ）は、Ｚ軸のプラス側からみた上面図であり、同図（ｂ）はＹ軸のプラス側からみた側面図である。また同図（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は、この保持機構で保持される像担持体１０、現像ローラ３、及びトナー供給ローラ４の外観斜視図である。

同図中、サイドフレーム右２１ｘは、画像形成装置の内部で、像担持体１０及び現像ローラ３の軸方向、即ちＹ軸方向において、サイドフレーム左２１ｙ（図示せず）と共にこれらの両側に対向して備えられ、成型の容易性、寸法安定性等の理由から変性ＰＰＥ（ｐｏｌｙ ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ）樹脂が材料として使われている。尚、一対のサイドフレーム２１は像担持体１０や現像ローラ３を介して面対称に形成されているため、Ｙ軸のマイナス側に位置するサイドフレーム右２１ｘのみを示す。このサイドフレーム右２１ｘには、後述するように像担持体１０の回転軸となる像担持体軸２３が固定されている。この像担持体軸２３はＹ軸に沿って延在し、他端部が図示しないサイドフレーム左２１ｙに固定されている。

位置決め部材右３１ｘは、略長方形の厚板状の部材で、像担持体軸２３が貫入する貫通軸孔３１ａ、現像ローラ３の回転軸３ａを受入れる軸孔３１ｂ、及びトナー供給ローラ４の回転軸４ａを受入れる軸孔３１ｄを有し、像担持体軸２３が貫入した状態でサイドフレーム右２１ｘに装着される。このとき、位置決め部材右３１ｘは、その上下辺に沿うようにサイドフレーム右２１ｘに形成されたガイド突起２１ａ，２１ｂ，２１ｃによって像担持体軸２３を中心とする回動が規制されて位置決めされる。位置決め部材３１（左右の位置決め部材を総称する場合は符号３１を付す）は、吸湿性の高い樹脂、例えばナイロン、アイオノマー樹脂、ポリカーボネイト等の素材で一体成型されている。

図示しないサイドフレーム左２１ｙにも、像担持体１０及び現像ローラ３を介してこの位置決め部材右３１ｘと面対称に形成された位置決め部材左３１ｙが同様に装着されるが、構成が全く対称あるため、その図及び説明は省略する。更に、この位置決め部材３１のサイドフレーム２１への取り付け方法、保持機構による像担持体軸２３及び現像ローラ３の保持方法、これ等の間のニップ量Ｎａの設定等については、前記した実施の形態１で説明した方法と全く同じであるため、ここでの説明は省略する。

一対の位置決め部材３１は、各軸孔３１ｄに、トナー供給ローラ４の両端部に形成された回転軸４ａをそれぞれ嵌入してこれを回転自在に保持する。このとき、現像ローラ３とトナー供給ローラ４との間に所定のニップ量Ｎｂのニップが形成されるように保持される。尚、このトナー供給ローラ４は、芯金の回りに例えば外径が１５．６ｍｍのウレタンゴムの発泡ローラを有する。

以上の構成において、トナー供給ローラ４は、図１に示すように現像ローラ３と同方向に回転駆動され、現像ローラ３とのニップ部にてトナーを摩擦帯電させて現像ローラ３に帯電したトナー供給する。またトナー供給ローラ４は、ニップ部にて、現像終了後に現像ローラ３に付着するトナーを引きはがす役目も担っている。

このため、ニップ量Ｎｂが所定の設定範囲より大きくなると、トナーの電位が高くなって、印刷時の転写材に刷毛目模様、更には汚れが発生し、逆にニップ量Ｎｂが所定の設定範囲より小さくなるとトナーの電位が低下してドラムカブリが発生し、印刷時の転写材に地肌汚れが発生する原因となる。

本実施の形態の画像形成装置によれば、現像ローラ３とトナー供給ローラ４の各軸を保持する位置決め部材３１が、吸湿性の高い部材（ナイロン、アイオノマー樹脂、ポリカーボネイト等）の樹脂にて一体成型されているため、環境変化による現像ローラ３の外径Ｄｒの変化と同様に、現像ローラ３とトナー供給ローラ４の軸間距離が変化して環境変化によるニップ量Ｎｂの変化を抑制することができる。従って、環境変化に伴うニップ量Ｎｂの変化によって、転写材に上記した刷毛目模様や地肌汚れが発生するのを抑制することができる。

実施の形態３．
図１１は、本発明による実施の形態３の画像形成装置に採用される保持機構（サイドフレーム４１、位置決め部材４２等）の要部構成を概略的に示す要部構成図である。

この保持機構を採用するが画像形成装置が、前記した図２に示す実施の形態１の保持機構と主に異なる点は、図２に示す位置決め部材２２及びこれを位置決めするガイド突起２１ａ，２１ｂ，２１ｃに代えて、図１１に示すリブ４１ｂ、コイルスプリング４３、軸受け４２、及び位置決めリング４４を設けた点である。従って、この保持機構を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置は、図１に示す実施の形態１の画像形成装置１と図面上では変らないため、この図１の画像形成装置１を参照して説明する。

図１１は、画像形成装置（図１の画像形成装置１を参照）の内部で、像担持体１０（図２）、及び現像ローラ３を保持する保持機構の要部を部分的に示す構成図で、同図（ａ）は、Ｚ軸のプラス側からみた上面図であり、同図（ｂ）はＹ軸のプラス側からみた側面図である。また同図（ｃ）は、この保持機構で保持される現像ローラ３、及び位置決めリング４４の外観斜視図である。

同図中、サイドフレーム右４１ｘは、画像形成装置の内部で、像担持体１０（図１）及び現像ローラ３の軸方向、即ちＹ軸方向において、サイドフレーム左４１ｙ（図示せず）と共にこれらの両側に対向して備えられ、成型の容易性、寸法安定性等の理由から変性ＰＰＥ（ｐｏｌｙ ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ）樹脂が材料として使われている。尚、一対のサイドフレーム４１（左右のサイドフレームを総称する場合はサイドフレーム４１と称す）は像担持体１０や現像ローラ３を介して面対称に形成されているため、Ｙ軸のマイナス側に位置するサイドフレーム右４１ｘのみを示す。このサイドフレーム右４１ｘには、像担持体１０の回転軸となる像担持体軸２３が固定されている。この像担持体軸２３はＹ軸に沿って延在し、他端部が図示しないサイドフレーム左４１ｙに固定されている。

更にサイドフレーム右４１ｘには、略コ字上に形成されたガイドリブ４１ｂが形成されている。このガイドリブ４１ｂは、装着される軸受け４２を像担持体軸２３に対して近接或いは離間する方向に摺動可能に保持し、ガイドリブ４１ｂと軸受け４２間には、後述する動作時にこの軸受け４２を像担持体軸２３の方向に付勢するため、圧縮された状態のコイルスプリング４３が架けられている。この軸受け４２には、現像ローラ３の回転軸である芯金３ａの端部を回転自在に保持する軸孔４２ａが形成されている。

図示しないサイドフレーム左４１ｙも、像担持体１０及び現像ローラ３を介してガイドリブ４１ｂが面対称に形成され、コイルスプリングによって装着された軸受け４２を像担持体軸２３の方向に付勢する構成を有するものであるが、構成が全く同じであるため、その図及び説明は省略する。

現像ローラ３は、図１１（ｃ）に示す位置決めリング４４に形成された中心孔４４ａを摺動可能とする程度に遊びを持って貫通した芯金３ａの両端部が、対向する一対の軸受け４２の各軸孔４２ａにそれぞれ嵌入し、回転自在に保持される。尚、位置決めリング４４の外径Ｄｋは、後述するように現像ローラ３の外径Ｄｒより僅かに小さく設定され、吸湿性の高い樹脂、例えばナイロン、アイオノマー樹脂、ポリカーボネイト等の素材で成型されている。

以上の構成において、像担持体１０（図２）、及び現像ローラ３を保持する保持機構の動作について説明する。図１２は、以上のようにして現像ローラ３と像担持体１０とが、所定位置に配置された状態での動作を説明する動作説明図である。

同図において、コイルスプリング４３は、前記したように現像ローラ３の芯金３ａ端部を保持する軸受け４２を像担持体１０に向う方向に付勢する。これにより、位置決めリング４４が像担持体１０に当接し、像担持体１０及び現像ローラ３がこの当接状態を維持したまま前記した所定の方向に回転される。このとき、現像ローラ３と像担持体１０間には所定のニップ量Ｎｃが形成される。このときのニップ量Ｎｃは、
Ｎｃ＝（現像ローラ３のＤｒ−位置決めリング４４の外径Ｄｋ）／２
である。

従って、このニップ量Ｎｃは、現像ローラ３自体以外では、位置決めリング４４の寸法公差の影響を受けるが、例えば前記した実施の形態１でのニップ量Ｎａのように、サイドフレーム４１や像担持体１０の寸法公差の影響は受けないため、これ等の寸法公差の影響によるニップ量のばらつきを、前記したニップ量Ｎａより抑えることができる。

また、位置決めリング４４を、前記したように吸湿性の高い樹脂、例えばナイロン、アイオノマー樹脂、ポリカーボネイト等の素材で成型することにより、環境変化による現像ローラ３の外径Ｄｒの変化と同様に、位置決めリング４４の外径Ｄｋが変化するため、環境変化によるニップ量Ｎｃの変化を抑制することができる。

尚、本実施の形態では位置決めリング４４と軸受け４２とを別体としたが、これ等を一体に形成してもよい。この場合、図１２において同軸上に隣接配置されている位置決めリング４４と軸受け４２をそのまま接着した形状のものであってもよい。また、本実施の形態では軸受け４２を円筒状に形成したが、ガイドリブ４１にガイドされながら移動可能に形成されていればよく、例えば角柱状であってよい。更に、位置決めリング４４は、現像ローラ３の芯金３ａに固定されていても良いなど種々の態様を取り得るものである。

以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、位置決めリング４４によってニップ量が決められるため、部品の寸法公差によるニップ量のばらつきを抑えることができる。また、位置決めリング４４に吸湿性の高い樹脂を使うことにより、環境変化でのニップ量のばらつきも抑えることができる。

実施の形態４．
図１３は、実施の形態１で説明した画像形成装置に採用される位置決め部材右２２ｘを成型する際の成型方法を説明するための説明図である。

同図（ａ）に示す位置決め部材２２ｘには、実施の形態１で説明したように、像担持体軸２３（図２）が貫通する貫通軸孔２２ａ、現像ローラ３の芯金３ａの端部を嵌入する軸孔２２ｂ、この位置決め部材右２２ｘをサイドフレーム右２１ｘ（図２）に位置決めするための長穴２２ｃが形成されている。またこの位置決め部材２２ｘは、例えば中心線１０２を通って位置決め部材２２ｘと垂直な面に対して面対称となっている場合、対をなす位置決め部材左２２ｙ（図示せず）としても使用することができる。尚、この位置決め部材右２２ｘは、前記したように吸湿性の高い樹脂、例えばナイロン、アイオノマー樹脂、ポリカーボネイト等の素材で成型する。

また、同図（ａ）中、１００は、この位置決め部材右２２ｘが金型で成型される際に、溶融材料としての樹脂を射出するゲートの位置を示し、矢印１０１は、その時の樹脂の流れ方向を示している。この時、ゲートは、噴出する樹脂が軸孔２２ｂから貫通軸孔２２ａの方向に向って流れるように位置決めされている。同図（ｂ）は、この位置決め部材２２ｘが形成される際の樹脂の流れ方向が、同図（ａ）の場合と全く逆方向となるようにゲート位置１００が設定された例を示している。

図１４は、実施の形態２で説明した画像形成装置に採用される位置決め部材３１を成型する際の成型方法を説明するための説明図である。

同図（ａ）は、位置決め部材右３１ｘの成型例を示す。位置決め部材右３１ｘには、実施の形態２で説明したように、像担持体軸２３（図１０）が貫通する貫通軸孔３１ａ、現像ローラ３の芯金３ａの端部を嵌入する軸孔３１ｂ、この位置決め部材右３１ｘをサイドフレーム右２１ｘ（図１０）に位置決めするための長穴３１ｃ、及びトナー供給ローラ４（図１０）の回転軸４ａを受入れる軸孔３１ｄが形成されている。尚、この位置決め部材右３１ｘは、前記したように吸湿性の高い樹脂、例えばナイロン、アイオノマー樹脂、ポリカーボネイト等の素材で成型する。

同図（ａ）中、１００は、この位置決め部材右３１ｘが金型で成型される際に、溶融材料としての樹脂を射出するゲートの位置を示し、矢印１０１は、その時の樹脂の流れ方向を示している。この時、ゲートは、噴出する樹脂が軸孔３１ｄから軸孔３１ｂを経由して貫通軸孔３１ａの方向に向って流れるように位置決めされている。一方、点線で示すゲート位置１００´及び樹脂の流れ方向を示す矢印１０１´は、位置決め部材右３１ｘが形成される際の樹脂の流れ方向が、上記の場合と全く逆方向となるようにゲート位置が設定された例を示している。

一方、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す位置決め部材右３１ｘと対向して画像形成装置に設けられる位置決め部材左３１ｙの成型例を示す。位置決め部材左３１ｙには、像担持体軸２３（図１０）が貫通する貫通軸孔３１ａ、現像ローラ３の芯金３ａの端部を嵌入する軸孔３１ｂ、この位置決め部材左３１ｙをサイドフレーム左２１ｙ（図示せず）に位置決めするための長穴３１ｃ、更にトナー供給ローラ４（図１０）の回転軸４ａを受入れる軸孔３１ｄが、それぞれ位置決め部材右３１ｘにおける各孔の形成位置と対向する位置に形成されている。尚、この位置決め部材左３１ｙは、前記した位置決め部材右３１ｘと同一の素材で成型される。

同図（ｂ）中、１００は、この位置決め部材左３１ｙが金型で成型される際に、樹脂を射出するゲートの位置を示し、矢印１０１は、その時の樹脂の流れ方向を示している。この時、ゲートは、噴出する樹脂が軸孔３１ｄから軸孔３１ｂを経由して貫通軸孔３１ａの方向に向って流れるように位置決めされている。一方、点線で示すゲート位置１００´及び樹脂の流れ方向を示す矢印１０１´は、この位置決め部材左３１ｙが形成される際の樹脂の流れ方向が、上記の場合と全く逆方向となるようにゲート位置が設定された例を示している。

上記した樹脂を素材として成型した位置決め部材３１は、成型時に樹脂が流れた方向によって、湿度変化に対する寸法変化量が異なり、樹脂が流れた方向の同寸法変化量に対して、流れた方向と直交する方向の同寸法変化量が小さい傾向を示す。
尚、成型品のカタログ等に示すこの種のデータは、通常、変化量の大きい方のデータが示される。

従って、上記した、図１３で示した方法によって成型した位置決め部材２２、即ち、樹脂が軸孔２２ｄから貫通軸孔２２ａに向かう方向、或いはその逆の方向に流れるようにして成型した左右の位置決め部材右２２ｘ及び２２ｙを用いることによって、左右の位置決め部材２２ｘ及び２２ｙの湿度変化に対する各軸間距離の寸法変化量を揃えることができるため、これ等の位置決め部材を用いた装置では、現像ローラ３と像担持体１０間との間で設定するニップ量Ｎａ（図４）を、軸方向において湿度変化に対して均一に保つことができる。また、この時の寸法変化量は、データ等により予測可能であるため、変化量の適当な成型素材を選択することにより、前記したように湿度変化に伴うニップ量Ｎａの変化を抑制することができる。

同様にして、上記した、図１４で示した方法によって成型した位置決め部材３１、即ち、樹脂が軸孔３１ｄから軸孔３１ｂを経由して貫通軸孔３１ａに向う方向、或いはその逆の方向に流れるようにして成型した左右の位置決め部材右３１ｘ及び３１ｙを用いることによって、左右の位置決め部材３１ｘ及び３１ｙの湿度変化に対する各軸間距離の寸法変化量が揃い、且つ所望の変化量が得られる。このため、これ等の位置決め部材を用いた装置では、現像ローラ３と像担持体１０間との間で設定するニップ量Ｎａ、及び現像ローラ３とトナー供給ローラ４間で設定するニップ量Ｎｂを、環境変化に対して、軸方向で均一に保ち、且つその変化を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態で示した方法で金型成型した位置決め部材を採用することによって、環境変化に対して常に均一で安定したニップ量が得られる画像形成装置を提供することができる。

尚、本実施の形態４では、一対の位置決め部材の金型成型時の材料の流れる方向を、軸孔から他の軸孔に向かう方向に流れるように設定したが、これに限定されるものではなく、左右一対の位置決め部材を、成型時の材料の流れる方向が同じ、或いは逆のものとすることによって、少なくとも湿度変化に対する各軸間距離の寸法変化量を揃え、ニップ量Ｎａ（図４）を、軸方向において湿度変化に対して均一にすることができる。

又、前記の各実施の形態では、ニップ量を一定に保つための保持機構を、電子写真方式の画像形成装置における、像担持体と現像ローラ間、或いは現像ローラとトナー給紙ローラ間に採用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ウレタンゴムを帯電部材として採用している転写ローラ或いは帯電ローラと像担持体との間にも採用してもよい。

また、前記の各実施の形態では、樹脂を位置決め部材の素材として採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、ゴム材料としても良いなど種々の態様を取り得るものである。

本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を概略的に示した構成図である。 保持機構の要部を部分的に示す構成図で、（ａ）はＺ軸のプラス側からみた上面図、（ｂ）はＹ軸のプラス側からみた側面図、（ｃ）及び（ｄ）は、保持機構で保持される像担持体及び現像ローラの外観斜視図、（ｅ）はサイドフレームによって保持されるトナー供給ローラの外観斜視である。 位置決め部材右の取付け方法を説明するための取付け説明図である。 像担持体軸、及び位置決め部材右と図示しない位置決め部材左に、像担持体及び現像ローラがそれぞれ保持された際の配置を示す配置図である。 絶対湿度とドラムカブリの関係を調べる実験での実験結果を示すグラフである。 絶対湿度と現像ローラの外径の関係を調べる実験での実験結果を示すグラフである。 適正なニップ量を見極めるための印刷実験を行ったときの、異常画像の発生の様子をプロットしたグラフである。 ６ナイロンにおける、相対湿度と飽和水分量の関係を測定した測定結果を示すグラフである。 ６ナイロンの飽和水分量と寸法変化率の関係を測定した測定結果を示すグラフである。 本発明による実施の形態２の画像形成装置に採用される保持機構の要部構成を概略的に示す要部構成図で、（ａ）はＺ軸のプラス側からみた上面図、（ｂ）はＹ軸のプラス側からみた側面図、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は、保持機構で保持される像担持体、現像ローラ、及びトナー供給ローラの外観斜視図である。 本発明による実施の形態３の画像形成装置に採用される保持機構の要部構成を概略的に示す要部構成図で、（ａ）はＺ軸のプラス側からみた上面図、（ｂ）はＹ軸のプラス側からみた側面図、（ｃ）は保持機構で保持される現像ローラ及び位置決めリングの外観斜視図である。 現像ローラと像担持体とが、所定位置に配置された状態での動作を説明する動作説明図である。 実施の形態１で説明した画像形成装置に採用される位置決め部材右を成型する際の成型方法を説明するための説明図である。 実施の形態２で説明した画像形成装置に採用される位置決め部材を成型する際の成型方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置、
２ 現像装置、
２ａ トナー貯蔵部、
３ 現像ローラ、
３ａ 芯金、
３ｂ ウレタンローラ、
４ トナー供給ローラ、
４ａ 回転軸、
５ 層厚規制ブレード、
６ 電圧源、
１０ 像担持体、
１１ 帯電ローラ、
１２ 露光装置、
１３ 転写ローラ、
１４ クリーニング装置、
１４ａ クリーニングブレード、
１５ 転写材、
１６ トナー、
２１，４１ サイドフレーム、
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ ガイド突起、
２１ｄ 軸孔、
２１ｘ，４１ｘ サイドフレーム右、
２１ｙ サイドフレーム左、
２２，３１ 位置決め部材、
２２ａ，３１ａ 貫通軸孔、
２２ｂ，３１ｂ，３１ｄ，４２ａ 軸孔、
２２ｃ，３１ｃ 長穴、
２２ｘ，３１ｘ 位置決め部材右、
２２ｙ，３１ｙ 位置決め部材左、
２３ 像担持体軸、
２４ ネジ、
４１ａ ガイドリブ、
４２ 軸受け、
４３ コイルスプリング、
４４ 位置決めリング、
４４ａ 中心孔。

Claims (13)

1. 像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像ローラと、
   前記像担持体に対する前記現像ローラの位置を決める位置決め部材と
   を有し、
   前記位置決め部材の湿度変化に伴う変化量が、前記現像ローラの湿度変化に伴う変化量と略同一となるように構成したことを特徴とする現像装置。
2. 前記位置決め部材は、
   前記像担持体の回転軸が貫入する第１の係合部と、
   前記現像ローラの回転軸を保持する第２の係合部と
   を有し、
   前記第１の係合部と前記第２の係合部と間の湿度変化に伴う距離の変化量が、前記現像ローラの半径の湿度変化に伴う変化量と略同一となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 更に前記現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラを有し、
   前記位置決め部材が前記トナー供給ローラの位置も決めることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記位置決め部材は、前記トナー供給ローラの回転軸を保持する第３の係合部を有することを特徴とする請求項３記載の現像装置。
5. 前記位置決め部材は、
   前記現像ローラの回転軸に備えられ、前記像担持体に接触することによって、前記像担持体の回転軸と前記現像ローラの前記回転軸との間の間隔を決める位置決めリングを有することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
6. 前記位置決め部材は、前記現像ローラを前記像担持体に向う方向に付勢する手段を有することを特徴とする請求項５記載の現像装置。
7. 前記位置決め部材は、金型成型によって形成されて前記現像ローラの回転軸方向において対向して一対配置され、各位置決め部材の、金型に溶融材料を流し込む方向が同じか、又は逆方向に流れるようして形成されたことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
8. 前記位置決め部材は、金型に溶融材料を流し込む方向が、前記第１の係合部から前記第２の係合部に向う方向、又は前記第２の係合部から前記第１の係合部に向う方向になるようにして形成された部材であることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
9. 前記位置決め部材が、樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の現像装置。
10. 前記樹脂材料がナイロン、アイオノマー樹脂、又はポリカーボネイトの中から選ばれた一つの材料であることを特徴とする請求項９記載の現像装置。
11. 像担持体と、
    前記像担持体との間で所定のニップを形成するローラと、
    前記像担持体に対する前記ローラの位置を決める位置決め部材と
    を有し、
    前記位置決め部材の湿度変化に伴う前記像担持体と前記ローラの回転軸との間の変化量が、前記ローラの半径の湿度変化に伴う変化量と略同一となるように構成したことを特徴とするニップ量調整機構。
12. 請求項１乃至１０の何れかの現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１１のニップ量調整機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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