JP2005099547A - 樹脂フランジおよび該樹脂フランジを備える円筒状電子写真感光体 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂フランジへのアース板の取り付けは確実にでき、寿命のきた電子写真感光体から取り外した樹脂フランジからアース板の取り外しをフランジに損傷を与えることなく容易にできる樹脂フランジおよびこの樹脂フランジを備えた電子写真感光体の提供。
【解決手段】円筒状電子写真感光体を電子写真装置内で中心軸により支持する軸孔と前記感光体のいずれか一方の開口端部内に嵌合される嵌合部を有し、前記感光体と前記中心軸との双方を電気的に導通させるために前記双方に接触する形状を有するアース板が前記嵌合部側の端面内に固定されてなる樹脂フランジにおいて、アース板の、前記端面内への固定が、アース板に設けられた固定孔と前記端面内に設けられた突起との、取り外し可能な係合によりなされている樹脂フランジ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、感光ドラムの開口端部に取り付けられ、電子写真装置内で感光ドラムを中心軸により支持し、回転駆動力を伝達するための樹脂フランジに関し、特には再利用可能な樹脂フランジおよびこの再利用可能な樹脂フランジを備えた円筒状電子写真感光体に関する。以下の記述では、感光体または電子写真感光体はフランジが取り付けられているものを示し、ドラムまたは感光ドラムはフランジを備えていないものを言うこととする。

電子写真感光体は円筒状の導電性基体上に光導電性を有する感光層を備えた感光ドラムとこのドラムの両端内にそれぞれギア無しフランジ、回転駆動力を伝達するための平歯または斜歯ギア付きフランジ等のいずれかを強固に嵌合させて結合させたものからなる。

この電子写真感光体は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真装置またはこれらの装置に搭載されるプロセスカートリッジに装着される。画像形成を実施する際には、フランジに一体成形されたギア（歯車）を介して装置側の回転駆動力が感光ドラムに安定して繰り返し伝達される。そのために感光ドラムから前記フランジの脱落または結合のゆるみなどがないように、感光ドラムの両端内へのフランジの結合には極めて高い信頼性が求められる。

また、電子写真装置における画像形成は電子写真感光体を中心軸（シャフト）の周りに回転させながら、その外周面近傍上に設置される電子写真プロセス部材の機能、すなわち、感光体表面の帯電、露光、現像、転写、（定着）、クリーニング、除電等を１サイクルとする電子写真プロセス機能を順に奏することにより実行される。さらにこれらの電子写真プロセス機能が支障無く実行されるには、アルミニウム合金などからなる感光ドラムの基体をアース（接地）することにより感光体から不要の電荷を除去して、感光体の外周面上に形成された感光層上に静電潜像を確実に形成することが重要である。そのためには装置側でアース電位に接続された前記中心軸と前記感光体の基体間の電気的導通を確実にとる必要がある。この中心軸と基体間の導通が充分でなく、その間の電気抵抗が大きくなると、その抵抗値の大きさによっては画像濃度が下がるなどの画像障害が発生する。

フランジの材質としては金属製も一部使われているが、コストダウンのため、または小型のプリンタ等では大部分は樹脂製のフランジが用いられる。電子写真感光体はアルミニウムドラムなどの導電性基体上に感光層が形成された感光ドラムと、このドラムの両端の開口端部内に強固に嵌合力および接着剤により結合されるポリアセタール樹脂などからなる樹脂フランジを備える。樹脂フランジは樹脂フランジ本体とこの樹脂フランジの嵌合部側端面内に固定された金属アース板からなる。この樹脂フランジ本体の材料としては機能面、組み立てにおける生産性および価格面等から前記ポリアセタールやポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂が一般的である。熱可塑性樹脂は絶縁性が高いので、電気的導通を確保するために前述の金属アース板による接地機構を必要とするのである。

図２では金属アース板の上面図（ａ）と、このアース板を樹脂フランジ本体に設けられた樹脂突起により溶融固着させた従来の樹脂フランジ１０００の断面図（ｂ）を示す。図３では異なる圧入固定方法による異なる金属アース板の上面図（ａ）と従来樹脂フランジ２０００の断面図（ｂ）を示す。金属アース板１０、２０としてはＳＵＳ３０４のステンレスやリン青銅などの弾性金属材料が用いられる。この金属アース板（１０、２０）は図示しない中心軸（シャフト）と接触する中心接触部（１３、２３）と感光ドラムの両端部内面と接触する外周突出部（１１、２１）を備え、固定部（１２、２２）において樹脂フランジの嵌合部（１００、２００）側の端面（１０３、２０３）内に確実に固着される。たとえば、図２では樹脂フランジの嵌合部１００側の端面１０３内に設けられた点線で示す樹脂突起１０１に、アース板１０に予め形成されている固定部用孔１２を差込み、熱圧着して樹脂を溶融して固着した状態（実線）を示す。図３では、樹脂フランジの嵌合部２００側の端面２０３に設けられた樹脂突起２０１に、アース板２０に予め形成されている固定部用孔２２を差込み、圧入して固定する方法が採られる（特許文献１の請求項８、特許文献２の０００６段落、特許文献３など）。符号１０２、２０２は電子写真装置側から回転駆動力を受けて感光ドラムに伝達する機能を有するギア（歯車）部であり、符号１０４、２０４は中心軸（シャフト）が貫通する中心軸孔である。また、金属アース板を用いない接地機構としては、樹脂フランジ本体の材料として導電性樹脂を用いる方法があるが、導電性樹脂が高価格という難点がある（特許文献４）。

前記感光ドラムへの前記樹脂フランジの嵌合には圧入治具（不図示）を使用し、樹脂フランジ１０００を感光ドラム９の開口端部内側に形成されたインロー部８に嵌合させ、アース板１０の外周突出部１１をドラム９の基体内面に接触させて電子写真感光体とする。この電子写真感光体を図示しない複写機やプリンターなどの電子写真装置の搭載する際に、装置側のシャフトや支持ピンをアース板の中心接触部１３に接触させることにより、感光体上に帯電している不要の表面電荷を接地して除去している。ここで、シャフトとは感光体を貫通するタイプの軸体であり、支持ピンは、電子写真装置側に設置された、感光体の両端を樹脂フランジの中心軸孔により支持し、アース板の中心接触部と接触するために必要な長さの突起状ピンである。

一方、電子写真感光体は外周面に形成されている感光層の耐刷性により決められる数万枚乃至数十万枚という寿命を有するが、通常、樹脂フランジの寿命はそれよりもはるかに長い寿命を有している。昨今の環境問題、省資源の観点から、電子写真感光体から樹脂フランジを外して再利用することが求められている。
特開平１１−９５６１４号公報 特開２０００−２６７４９８号公報 特開２００２−９９１７７号公報 特開２００１−２２２１２５号公報

しかしながら、樹脂フランジは前述のように感光ドラム９の開口端部内のインロー部８に確実に嵌合および接着されているので、再利用のために取り外す際には大きな力を必要とし、他方の開口部から棒などにより叩き出すと、アース板の変形やアース板固定部の破損などが起きることが多い。そのような状態ではアース板をそのままにしてのフランジの再利用は画像障害のおそれがあるので、できない。さらに、アース板は電子写真装置側のシャフト（中心軸）やピン（中心軸）と常に接触状態にあるので、摩耗により変形していることも多く、電気的導通に問題が生じて画像障害に発展するおそれが高い。従って、樹脂フランジの再利用の際にはアース板の交換が望ましいが、従来の方法によりフランジ端面内に設けられた樹脂突起に、アース板に予め形成されている固定部用孔を差込み、熱圧着して樹脂を溶融して固着する方法は樹脂フランジを再利用するためにアース板を取り外そうとすると、樹脂突起部を破壊することになり、樹脂フランジの再利用は非常に困難である。またさらに図３に示すように樹脂突起にアース板の固定孔を圧入して固定する方法でも圧入部のアース板による樹脂突起への食い込みがあるため、突起を破壊するかまたは取り外しができたとしても非常に時間を要し、実用的でないという問題がある。

本発明は、以上述べた問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂フランジへのアース板の取り付けは確実にでき、寿命のきた電子写真感光体から取り外した樹脂フランジからアース板の取り外しをフランジに損傷を与えることなく容易にできる樹脂フランジおよびこの樹脂フランジを備えた電子写真感光体の提供を目的とする。

請求項１記載の発明によれば、円筒状電子写真感光体を電子写真装置内で中心軸により支持する軸孔と前記感光体のいずれか一方の開口端部内に嵌合される嵌合部を有し、前記感光体と前記中心軸との双方を電気的に導通させるために前記双方に接触する形状を有するアース板が前記嵌合部側の端面内に固定されてなる樹脂フランジにおいて、アース板の、前記端面内への固定が、アース板に設けられた固定孔と前記端面内に設けられた突起との、取り外し可能な係合によりなされている樹脂フランジとすることにより、達成される。

請求項２記載の発明によれば、樹脂フランジが、嵌合部側の端面内に基部と該基部より径大の先端庇部とを含む突起を備え、アース板は前記先端庇部より径大の大孔部と前記基部の径に略等しい小孔部とを組み合わせてなる固定孔を有し、該固定孔が、前記径大の大孔部に前記突起の先端庇部を挿入し、前記アース板を回転させ前記突起の基部を前記アース板の小孔部に移動させることにより前記アース板が前記樹脂フランジの嵌合部側の端面内に固定される形状を有する請求項１記載の樹脂フランジとすることが好ましい。

請求項３記載の発明によれば、突起の基部の高さがアース板の厚さに略等しい請求項２記載の樹脂フランジとすることが望ましい。

請求項４記載の発明によれば、樹脂フランジの樹脂部が、電子写真感光体を中心軸により支持する軸孔を備え、円筒状電子写真感光体の内径より径大であって前記感光体のいずれか一方の開口端部内に嵌合される嵌合部と、該嵌合部の外側に配置され、前記感光体の開口端部の端面に当接するギア部端面を有するように嵌合部より径大のギア部とを一体成形により形成されてなる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の樹脂フランジとすることがより好ましい。

請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の樹脂フランジをいずれか一方の開口端部に嵌合させてなる円筒状電子写真感光体とすることにより、達成される。

本発明によれば、新規の樹脂フランジへのアース板の取り付けを確実にでき、また、寿命がきた電子写真感光体から取り外した樹脂フランジからアース板の取り外しも容易にでき、樹脂フランジの再利用の可能な樹脂フランジおよびこの樹脂フランジを備えた電子写真感光体を提供できる。

以下、本発明にかかる樹脂フランジおよび該樹脂フランジを備えた円筒状電子写真感光体について、図を用いて詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例に限定されるものではない。図１は、本発明に関わる樹脂フランジおよび該樹脂フランジを備えた円筒状電子写真感光体を示し、（ａ）はこの樹脂フランジに取り付けられているアース板の上面図、（ｂ）はこのアース板が取り付けられた樹脂フランジの断面図、（ｃ）は前記樹脂フランジを取り付けた感光体の一方側の端部断面図である。なお、図１の（ｃ）の寸法は同図（ａ）、（ｂ）より縮小されている。

アース板０は図１（ａ）に示すように、樹脂フランジの嵌合部の直径より大きくない円板部の外周部から突出する外周突出部１と、中心に位置する中心接触部３と、このアース板を樹脂フランジの嵌合部側の端面に固定するための固定孔２ａ、２ｂを備える形状を有する。材料は弾性を備えるステンレスやリン青銅が好ましい。図１に示す実施例ではアース板０における固定孔２ａ、２ｂの数を２個としたが、対称的な配置を有する３個以上の固定孔とすることも好ましい。

樹脂フランジの本体は図１の（ｂ）、（ｃ）に示すように、感光ドラム９の一方側の開口端部内のインロー部８に嵌合および接着される嵌合部５ａと電子写真装置側から回転駆動力を受けて感光ドラム９に伝達する機能を有するギア（歯車）部５ｂとが樹脂により一体成形され、中心に電子写真装置側のシャフトやピンが貫通する軸孔５ｃを備えている。前記樹脂フランジの嵌合部は感光ドラム９のインロー部８に嵌合される際にギア部の端面４が感光ドラム９の端面に当接するまで挿入される。樹脂フランジ本体の嵌合部側の端面７内には前記アース板０を固定するための突起６ａ、６ｂが形成されている。前記端面７の位置は前記嵌合部５ａの軸方向の長さと同じ位置にある必要は無い。嵌合部５ａの内部にあってもよい。

この突起６ａ、６ｂは一体成形が困難な場合は別途釘状またはネジ状の樹脂または金属からなる部品６ａ、６ｂを作成しておき、前記嵌合部側の端面７に設けた孔に差し入れると共に接着剤で固定することにより形成してもよい。金属ネジを突起として利用する場合は緩みのないノンサートネジが好ましい。前述のように樹脂体へ金属ネジを差し込む場合は、差し込んだ後にネジに緩みが生じ易いので、通常、孔に前もってインサートという介在物を入れてからネジの差し込みがなされるが、前記インサートを用いなくても緩みのないように工夫されたネジをノンサートネジという。前記突起６ａ、６ｂに前記アース板に設けられている固定孔２ａ、２ｂの大径孔２ａに嵌め、アース板０を回転して小径孔２ｂに移動させて固定する。従って前記固定孔の大径部は前記突起の釘状部の径より大きく、小径部の幅は前記突起の基部の径に略等しくするとアース板の固定が確実になるので、望ましい。前記釘状またはネジ状の樹脂または金属からなる部品６ａ、６ｂは小径の基部６ａと基部の上に釘の頭のように一体に形成された大径部６ｂからなる。この釘状またはネジ状部品６ａ、６ｂは樹脂フランジの嵌合部側の端面７内に固定する際には、大径部６ｂの下部と前記端面７との間に前記アース板の厚さに略等しい間隔を設けるようにすることがアース板を確実に固定するために好ましい。さらに、大径部６ｂの下部側の形状が図示のように傾斜が形成されていると、アース板をより確実に固定できるので、より好ましい。以上、述べた一実施例では図１に示す形状のアース板について主として説明したが、要するに、アース板を樹脂フランジ本体の端面内に、前述の電気的導通機能を奏するようにセットすると共に、樹脂フランジ端面内に確実に固定でき、かつ取り外しも樹脂フランジ本体に損傷なく容易にできる固定孔の構造を有すればよいので、異なる形状の固定孔とすることもできる。

前記樹脂フランジ本体と前記突起の樹脂材料としては、従来と同様のポリアセタール樹脂やポリカーボネート樹脂を採用することが推奨される。本発明では前記図１に示される中心接触部３や外周突出部１または中心軸孔５ｃは必要であるが、それらの形状等については単なる一例であって、同様の機能を有する限り他の形状にすることまたは直径を変えることは、本発明の効果にはほとんど影響を及ぼさないので、自由である。また、樹脂フランジの嵌合部５ａについて、端面７側のフランジ外周面にアース板の外周突出部１の形状に対応する樹脂に切り欠きを入れることにより、感光ドラムに嵌合させた際に外周突出部１の弾性力によるドラム内面との導通を確保しつつ、ドラム外表面の変形への影響を無くすようにできるので、好ましい。さらに前記フランジの前記端面側の外周面のエッジ（角）には、フランジのドラムへの嵌合を容易にするために、エッジ（角）落としがなされている場合は前記切り欠きを無くすこともできる。

図１に示す本発明にかかる樹脂フランジおよびこの樹脂フランジを備える円筒状電子写真感光体と、従来の樹脂フランジおよびこの樹脂フランジを備える円筒状電子写真感光体とについて、それぞれ２０本（従来品については図２と図３のものを１０本づつ）づつ、通常の感光体の寿命（通常、感光層の劣化が最も寿命が短い）後、それぞれ樹脂フランジを感光体から取り外し、本発明の樹脂フランジについては、アース板を新しいものに交換し、目視による外観検査および印字試験を行い、画像評価を行ったところ、外観不良（キズ有り）は一本も無かった。また、画像障害等の不良の発生についても一本も無く、かつ２０本とも感光体の寿命まで問題なく使用できた。

一方、従来の樹脂フランジについては、図２のタイプの樹脂フランジについてはアース板の固定部を破損させること無く、アース板を取り外すことは不可能であるので、アース板の交換をせずにアース板を取り付けたままの樹脂フランジを再利用して電子写真感光体としたところ、１０本のうち８本について画像不良が発生した。これらの不良について調べたところ、アース板の摩耗、変形等によるアース板の接触不良および再嵌合の際の接触不良が原因であった。図３に示す樹脂フランジの１０本についてはアース板の取り外しに時間がかかったが、外すことができたので、新しいアース板を再度取り付けたが、２本に固定部のキズによる固定不安定による初期不良、残りの８本について画像評価をしたところ、再利用直後で画像不良が８本中４本発生した。初期的には画像評価が良好であった感光体も、その後の５００から１０００サイクルの使用で、画像不良が４本すべてに発生した。これは樹脂フランジ側のアース板固定用の突起に変形が生じており、アース板を新しいものに取り替えても、アース板の固定の信頼性に問題が生じたためであることが分かった。

本発明に関わる樹脂フランジおよび該樹脂フランジを備えた円筒状電子写真感光体にかかり、（ａ）はこの樹脂フランジに取り付けられているアース板の上面図、（ｂ）はこのアース板が取り付けられた樹脂フランジの断面図、（ｃ）は前記樹脂フランジを取り付けた感光体の一方側の端部断面図である。 従来の樹脂フランジおよび該樹脂フランジを備えた円筒状電子写真感光体にかかり、（ａ）はこの樹脂フランジに取り付けられているアース板の上面図、（ｂ）はこのアース板が取り付けられた樹脂フランジの断面図、（ｃ）は前記樹脂フランジを取り付けた感光体の一方側の端部断面図である。 従来の樹脂フランジおよび該樹脂フランジを備えた円筒状電子写真感光体にかかり、（ａ）はこの樹脂フランジに取り付けられているアース板の上面図、（ｂ）はこのアース板が取り付けられた樹脂フランジの断面図である。

符号の説明

０ アース板
１ 外周突出部
２ａ 固定孔（大径部）
２ｂ 固定孔（小径部）
３ 中心接触部
４ ギア部端面
５ａ 嵌合部
５ｂ ギア部
５ｃ 軸孔
６ 突起
６ａ 基部
６ｂ 庇部（釘頭部）
７ 端面
８ インロー部
９ 感光ドラム

Claims (5)

1. 円筒状電子写真感光体を電子写真装置内で中心軸により支持する軸孔と前記感光体のいずれか一方の開口端部内に嵌合される嵌合部を有し、前記感光体と前記中心軸との双方を電気的に導通させるために前記双方に接触する形状を有するアース板が前記嵌合部側の端面内に固定されてなる樹脂フランジにおいて、アース板の、前記端面内への固定が、アース板に設けられた固定孔と前記端面内に設けられた突起との、取り外し可能な係合によりなされていることを特徴とする樹脂フランジ。
2. 樹脂フランジが、嵌合部側の端面内に基部と該基部より径大の先端庇部とを含む突起を備え、アース板は前記先端庇部より径大の大孔部と前記基部の径に略等しい小孔部とを組み合わせてなる固定孔を有し、該固定孔が、前記径大の大孔部に前記突起の先端庇部を挿入し、前記アース板を回転させ前記突起の基部を前記アース板の小孔部に移動させることにより前記アース板が前記樹脂フランジの嵌合部側の端面内に固定される形状を有することを特徴とする請求項１記載の樹脂フランジ。
3. 突起の基部の高さがアース板の厚さに略等しいことを特徴とする請求項２記載の樹脂フランジ。
4. 樹脂フランジの樹脂部が、電子写真感光体を中心軸により支持する軸孔を備え、円筒状電子写真感光体の内径より径大であって前記感光体のいずれか一方の開口端部内に嵌合される嵌合部と、該嵌合部の外側に配置され、前記感光体の開口端部の端面に当接するギア部端面を有するように嵌合部より径大のギア部とを一体成形により形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の樹脂フランジ。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の樹脂フランジをいずれか一方の開口端部に嵌合させてなることを特徴とする円筒状電子写真感光体。

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