JP2005134625A - 電子写真感光体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 感光ドラムに樹脂フランジを圧入嵌合させる際または樹脂フランジが圧入嵌合された感光ドラムにシャフトを挿入させる際に、アース板の変形による接触不良に起因するアース機能低下を防止すると共に、樹脂フランジの圧入嵌合時におけるアース板による感光ドラム変形に起因する画像障害の発生を防止する電子写真感光体の提供。
【解決手段】 樹脂フランジが、感光ドラムを回転可能に支持するためにシャフトが挿入される中心軸孔と、前記ドラムと前記シャフト間の電気的導通のためにフランジの内側端面に取り付けられるアース板を備え、該アース板が平板部と、この平板部の外周に設けられる外周接触部と、前記中心軸孔の周辺にあって前記シャフトの挟持部とを有してなる電子写真感光体において、前記アース板が変形を防止するために前記平板部の補強のため配列される凸部を備える電子写真感光体とする。
【選択図】 図1


Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる電子写真感光体、詳しくは該感光体に取り付けられる樹脂フランジに固着されるアース板に関する。
円筒状電子写真感光体は、円筒体の両端部に、軸孔を備えたフランジやギヤ付きフランジを圧入嵌合して固着し、前記軸孔に前記電子写真装置側のシャフト(中心軸)を通して前記支持されることにより電子写真装置に搭載される。以下の本発明にかかる説明では、感光ドラムの端部に樹脂フランジが圧入嵌合されたものを電子写真感光体とする。前記電子写真装置における画像形成は前記電子写真感光体の外周に配置された帯電、露光、現像、転写、定着等の各プロセス部材を含む電子写真プロセス部材を順次実行させることによりなされる。電子写真プロセスにより形成され、記録媒体に写される画像の良否は前記電子写真感光体の外周面に形成される感光層の電気特性、外観特性だけでなく、前記フランジやギヤ付きフランジの形状精度、前記感光体両端への組み込み精度による感光体の回転振れの影響も非常に大きいことが分かっている。このようなフランジやギヤ付きフランジとしては、最近の小型化、軽量化、低価格化に伴う材料としてポリカーボネート樹脂やポリアセタール樹脂がコストや強度的観点から広く採用されている。
一方、前記フランジやギヤ付きフランジには、良好な画像形成を得るために、前記感光体と電子写真装置の間における良好な電気的導通を確保する機能も必要である。しかし、金属製フランジの場合では材料自体に導電性があるので問題ないが、樹脂フランジでは材料の絶縁性が高いので、導電性樹脂を採用するか、別途樹脂フランジに金属板等の良導電体を組み合わせる必要がある。通常、導電性樹脂は高価であるため、後者の金属板を樹脂フランジに取り付ける方法が一般的である。このフランジに取り付ける金属板のことをアース板という。アース板の材料としては弾性材料である点とコスト的観点から、通常はリン青銅が多く採用されるが、より高弾性を有するアース板を必要とする場合はステンレス鋼なども採用される。より高弾性なアース板を必要とする場合には、前記フランジやギヤ付きフランジの軸孔に挿入されたシャフト(中心軸)をアース板に設けられた2枚の接触板により強く挟持し、この挟持力によりシャフトをフランジと一緒に回転させる必要のある機構を有する場合などがある。電子写真装置側のシャフトを回転させず、このシャフトの周りに電子写真感光体を回転させる一般的な機構に対し、感光体とシャフトが共に回転する機構では前述のようにシャフトをアース板により強く挟持する必要が生じるものの、シャフトと、接触する2枚の前記接触板との間の回転摩擦がなくなりアース板の摩耗が無くなるので、アース板によるアース機能が安定し信頼性が高くなるメリットが得られる。
感光ドラムとシャフトとの電気的導通を安定して維持するために、両者との接触部を備えるアース板に関し、シャフトに接触する2つの接触点を互いにずらせた接触部を備えるアース板とすることにより、磨耗を少なくした発明については知られている(特許文献1−解決手段)。
特開平2002−311755公報
しかしながら、前述のようなシャフトをフランジと一緒に回転させる機構を有する従来のアース板には以下に述べるような問題点がある。すなわち、たとえば、図3に従来のアース板10を有する樹脂フランジ20と、この樹脂フランジ20を圧入嵌合させる感光ドラム100端部の各断面図による電子写真感光体を示す。この図3において、前記アース板10は、樹脂フランジ20の感光ドラム100側の内側端面21に取り付けられる平板部11と、中心軸孔22に挿入されることになるシャフト(不図示)を挟持するための2枚の接触板からなる挟持部12と前記平板部11の外周にあって、前記感光ドラム内面と接触する外周接触部13を主要な構成としている。同図(a)は樹脂フランジ20を感光ドラム100に圧入嵌合させる前の状態を示し、同図(b)は同じく圧入嵌合させた後の状態の電子写真感光体200の端部を示す。(b)は樹脂フランジ20を感光ドラム100に圧入嵌合させると、圧入嵌合時にアース板10の前記外周接触部13に加わる接触力による応力が平板部11に伝わり、挟持部12の2枚の接触板のシャフトを挟む間隔が広がる方向の応力が働くことを示している。その結果、シャフトの挟持力が小さくなる(または無くなる)という問題が起き、これに起因する画像障害が発生することがある。
一方、図4に示す電子写真感光体200の端部断面図のように、高弾性材料からなるアース板10を取り付けた樹脂フランジ20を圧入嵌合された電子写真感光体200は、電子写真装置(不図示)に搭載するために、前記装置側のシャフト31を前記樹脂フランジ20の軸孔22に挿入させると、一枚の所定の形状に打ち抜き加工された金属板から折り曲げ加工されている2枚の接触板からなる挟持部12を押し広げることになる。前記接触板は、アース板10として同じ1枚の金属板からの打ち抜きであって、部分的な折り曲げにより形成されているだけのものなので、挟持部12が押し広げられると、前記折り曲げ部の基部を介してアース板10の平板部11に大きな応力が働く。この応力により、アース板10は前記平板部11に歪み、そりなどの変形が生じ、外周接触部にも接触力が弱くなる方向の応力が働く。その結果、外周接触部における電気的導通性が不安定になる問題が生じ、これに起因する画像障害が発生することがある。
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、その目的は、感光ドラムにアース板付き樹脂フランジを圧入嵌合させる際またはアース板付き樹脂フランジが圧入嵌合された感光ドラムにシャフトを挿入させる際に、アース板の変形による接触不良に起因するアース機能低下を防止すると共に、樹脂フランジの圧入嵌合時におけるアース板による感光ドラム外形にまで及ぶ変形に起因する画像障害の発生を少なくする電子写真感光体の提供である。
本発明によれば、感光ドラムと該ドラムの端部に嵌合される樹脂フランジとを備える電子写真感光体であって、前記樹脂フランジが、前記ドラムを回転可能に支持するためにシャフトが挿入される中心軸孔と、前記ドラムと前記シャフト間の電気的導通のために前記フランジの内側端面に取り付けられるアース板を備え、該アース板が中心軸孔を有する平板部と、この平板部の外周に設けられる前記ドラム内面との外周接触部と、前記中心軸孔の周辺にあって挿入される前記シャフトを挟持する挟持部とを有し、該挟持部はシャフトを前記感光体の回転と共に回転させる機能を有する電子写真感光体において、前記アース板が変形を防止するために前記平板部に補強配列される凸部を備える電子写真感光体とすることにより、前記目的が達成される。
本発明によれば、アース板の挟持部が、平板部に形成された中心軸孔の周辺に打ち抜きにより形成された少なくとも2枚の舌状部の折り曲げにより形成される特許請求の範囲の請求項1記載の電子写真感光体とすることがより好ましい。
本発明によれば、アース板がステンレス鋼を主成分とする特許請求の範囲の請求項1または2記載の電子写真感光体とすることが望ましい。
本発明によれば、アース板の厚さが0.2乃至0.4mmである特許請求の範囲の請求項3記載の電子写真感光体とすることがより望ましい。
本発明によれば、アース板の最大直径D1と感光ドラム端部の嵌合部内径D2が、0.1mm≦D1−D2≦0.3mmの関係にある特許請求の範囲の請求項4記載の電子写真感光体とすることがより望ましい。
本発明によれば、変形を防止するためにアース板の平板部に設けられる凸部の補強配列が、前記平板部の外周に設けられる外周接触部とアース板の中心軸孔の中心を結ぶ線上への凸部の配列を含む特許請求の範囲の請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電子写真感光体とすることが好適である。
本発明によれば前述のようにしたので、アース板の板厚を増して強度を上げる必要がなくなり、感光ドラムにアース板付き樹脂フランジを圧入嵌合させる際またはアース板付き樹脂フランジが圧入嵌合された感光ドラムにシャフトを挿入させる際に、アース板の変形による接触不良に起因するアース機能低下を防止すると共に、樹脂フランジの圧入嵌合時におけるアース板による感光ドラム外形にまで及ぶ変形に起因する画像障害の発生を防止する電子写真感光体を提供できる。
本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の電子写真感光体にかかるアース板の上面図(a)と、X1−X2間で切断した断面図(b)を示す。図2は本発明にかかる、異なるアース板の上面図(a)と、X3−X4間で切断した断面図(b)を示す。図5は本発明にかかる電子写真感光体について、樹脂フランジを感光ドラムに圧入嵌合させる前(a)と、樹脂フランジを感光ドラムに圧入嵌合させた後の電子写真感光体(b)のそれぞれ端部断面図を示す。図6は本発明にかかる電子写真感光体にシャフトを挿入させた状態を示す端部断面図を示す。
(アース板)
図1、2はそれぞれ本発明にかかるアース板8、9である。それらの材料としては0.3mm厚のステンレス鋼(SUS304)板を用い、挟持部2、42の折り曲げ前の平板状に型材を用いて打ち抜き、外周接触部3、43、樹脂フランジ端面への固定部4、44、中心軸孔5、45等をそれぞれ形成した後、平板部1、41内に符号6、46で示すような形状および配列の凸部をそれぞれ型材の押圧により形成して、2枚の接触板からなる挟持部を前記各図のように折り曲げたものである。前記凸部の配列は挟持部2、42と外周接触部3、43にフランジの圧入時またはシャフトの挿入時に加わる外力による影響により平板部1、41が変形しないような配列にすることが好ましい。図1、2に示す凸部の配列はその一例であり、例えば、平板部において、外周接触部3、43と中心軸孔の中心を結ぶ線上に凸部を配列することにより前記平板部の変形を防ぎ、フランジの圧入時での挟持部の接触点間隔が拡がることまたはシャフト挿入時での外周接触部の接触力低下をそれぞれ防止することができる。以上の説明では凸部としたが、くぼみまたはへこみ部であってもよい。すなわち、樹脂フランジ側のアース板の固定面である端面には前記くぼみまたはへこみ部に対応する凹部が通常設けられておりアース板の固定には問題ないので、前述の機能を有するかぎり、凸部またはへこみ部はいずれであってもよい。アース板はステンレス鋼板の場合、単に機械的な強度を増すために例えば板の厚さを増し過ぎると、感光ドラム基体はアルミニウム合金材で肉厚は通常0.75〜1.5mm程度と薄いので、ドラムの端部に圧入嵌合させる際に、ドラムの外形に影響がおよぶような変形を生じさせ、画像不良の原因となる問題があり、あまり厚くできない。アース板の材料としては、ステンレス鋼が好ましいがこれに限定されない。
(樹脂フランジ本体)
樹脂フランジの材料としては、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂を用いることができる。フランジの形状としては、電子写真装置側から回転駆動力を感光ドラムに伝達するためのギヤ部をフランジの一部として一体成形により設ける形状であってよい。この樹脂フランジと前記アース板との固定方法は、樹脂フランジの嵌合部側端面に予め設けられた樹脂突起にアース板の固定用孔4、44を挿入し、樹脂突起を加熱押圧して固着させる方法とすることができる。また、樹脂突起に、アース板の固定用孔の形状の工夫することにより、圧入による機械的(物理的)な固定としてもよい。またさらに、別の固定方法であってよい。
(円筒状導電性基体)
円筒状導電性基体100は、感光体の電極としての役目と同時に感光層の支持体となっている。材質的にはアルミニウムおよびその合金(JIS3000系またはJIS6000系合金)が最も一般的である。基体の厚みは価格的観点から、1.5mm以下、好ましくは1mm以下にされる。さらに基体の外周面における軸方向の真直度は、15μm以下に切削加工される。必要に応じて圧入嵌合したフランジの軸とドラムの軸との同軸度や真円度を高めるために、インロー部が形成されることもある。この円筒状導電性基体100の外周面上には感光層が形成される。
(感光層)
前記感光層は、基体側から電荷発生層、電荷輸送層を備える積層感光層または主成分として電荷発生物質、正孔輸送性物質、電子輸送性物質および結着樹脂を単層に含有させた単層感光層のいずれでもよい。
前記電荷発生層または前記単層感光層に含まれる電荷発生物質としては、アゾ系顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系又は多環キノン系顔料、フタロシアニン系顔料等の公知材料をあげることができる。
前記電荷輸送層または前記単層感光層に含まれる正孔輸送性物質としては、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、ピラゾロン化合物、オキサジアゾール化合物、オキサゾール化合物、アリールアミン化合物、ベンジジン化合物、スチルベン化合物、スチリル化合物、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等を使用することができる。
前記各層に用いられる結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、メタクリル酸エステルの重合体およびこれらの共重合体などの樹脂を使用することが可能である
(感光層の形成方法)
感光体の各層を塗布によって形成する場合は、上記構成材料を適当な溶剤とともに、サンドグラインドミル、ペイントシェーカー、ボールミル、超音波分散等の公知の方法により、溶解、分散させ、塗布液を作製し、浸漬塗布、スプレー塗布、ブレード塗布、ロール塗布、スパイラル塗布、スライドホッパ塗布等の公知の塗布方法により形成したのち、乾燥すればよい。感光層の膜厚のバラツキは、通常数μm以下である。
以上説明したように、本発明にかかるアース板はその平板部内に凸部による補強配列がなされており、その補強効果により、板厚を厚くすることなく、図5の本発明にかかるアース板を取り付けた樹脂フランジを感光ドラムの端部に圧入嵌合させても、その前後において、前記図3の電子写真感光体の断面図で説明したような挟持部における前記シャフトを挟持する間隔がほとんど変わらないので、挟持力が低下することなく、さらに感光ドラムの外形の変形もないので、これらに起因する画像障害が発生しない。
さらに、図6の本発明にかかる電子写真感光体300の端部断面図に示すように、シャフト31を通した後も、アース板の平板部の変形が少ないので、従来のように外周接触部の接触力が低下する問題がほとんど起こらず、画像障害も生じない。
本発明にかかる電子写真感光体について、アース板の凸部の有無および形状、厚さを変えて、発明の効果を確認した。以下、本発明に含まれる最も好ましいものを実施例1〜27、本発明に含まれないものを比較例1〜3として、電子写真感光体を作製し、感光ドラムの外形に及ぶ変形の有無、感光ドラムとシャフト間の電気的導通性、画像障害の有無について評価した。感光ドラムの外形の変形は感光ドラムの外径振れを測定した。外径振れの測定は円筒状電子写真感光体の両端を回転可能なコロの上に載せ、感光体の上側にダイアルゲージを当接させながら、感光体を一回転させた時の外径振れを測定した。外径振れの測定値が60μm以上を変形有りとした。導通性については、ドラムとシャフト間の電気抵抗を測定した。1Ω以上を導通不良有りとした。画像障害については記録画像を目視により判定した。以下、実施例1〜27、比較例1〜3にかかる電子写真感光体の作製条件を順に示す。
(実施例1)
感光ドラムとして、JIS6000系のアルミニウム合金からなる直径30mm、肉厚1mm、長さ254mmの円筒状基体の外周面に前記公知の有機材料から適宜選ばれた材料を主成分とする感光層を浸漬塗布法により形成した。
樹脂フランジとしては、ポリアセタール樹脂を用い、外径28.1mmの嵌合部とギヤ部とを一体成形により形成した。アース板として、ステンレス鋼SUS304の板厚0.3mmを用いて、図1に示すような形状で、最大直径D1を28.1mmに打ち抜き、アース板の平板部に直径3mm、高さ(または深さ)2mmの凸部を形成した。凸部の凸側を表面にして挟持部となる2枚のシャフトとの接触部を折り曲げにより形成した。平板部に形成されている固定孔に前記フランジ端面側の樹脂突起を挿入し、熱圧着により、樹脂突起を潰してアース板を樹脂フランジに固定した。続いて、前記アース板付き樹脂フランジの嵌合部を前記感光ドラムの端部に自動圧入機を用いて圧入した。圧入圧力は2.94×105Pa(3.0kgf/cm2)とした。感光ドラムの他端部にはアース板とギヤの無い樹脂フランジを圧入させた。
(実施例2)
実施例1の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.2mmに変更した以外は実施例1と同じ製作仕様とした。
(実施例3)
実施例1の電子写真感光体について、アース板の最大外径D1を28.3mmに変更した以外は実施例1と同じ製作仕様とした。
(実施例4)
実施例1に電子写真感光体における、アース板の板厚を0.2mmに変え、アース板の最大外径D1を28.1mmに変えた以外は実施例1と同じ製作仕様とした。
(実施例5)
実施例4の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.2mmに変更した以外は実施例4と同じ製作仕様とした。
(実施例6)
実施例4の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.3mmに変更した以外は実施例4と同じ製作仕様とした。
(実施例7)
実施例1に電子写真感光体における、アース板の板厚を0.4mmに変え、アース板の最大外径D1を28.1mmに変えた以外は実施例1と同じ製作仕様とした。
(実施例8)
実施例7の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.2mmに変更した以外は実施例7と同じ製作仕様とした。
(実施例9)
実施例7の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.3mmに変更した以外は実施例7と同じ製作仕様とした。
(実施例10)
実施例1の凸部の高さを1mmに変更した以外は実施例1と同じ製作仕様とした。
(実施例11)
実施例10の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.2mmに変更した以外は実施例10と同じ製作仕様とした。
(実施例12)
実施例10の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.3mmに変更した以外は実施例10と同じ製作仕様とした。
(実施例13)
実施例10の電子写真感光体における、アース板の板厚を0.2mmに変え、アース板の最大外径D1を28.1mmに変えた以外は実施例10と同じ製作仕様とした。
(実施例14)
実施例13の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.2mmに変更した以外は実施例13と同じ製作仕様とした。
(実施例15)
実施例13の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.3mmに変更した以外は実施例13と同じ製作仕様とした。
(実施例16)
実施例10の電子写真感光体における、アース板の板厚を0.4mmに変え、アース板の最大外径D1を28.1mmに変えた以外は実施例10と同じ製作仕様とした。
(実施例17)
実施例16の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.2mmに変更した以外は実施例16と同じ製作仕様とした。
(実施例18)
実施例16の電子写真感光体における、アース板の最大外径D1を28.3mmに変更した以外は実施例16と同じ製作仕様とした。
(実施例19〜27)
実施例1〜9の凸部の高さを0.5mmに変えた以外はそれぞれ実施例1〜9と同じ仕様で作製した。
(比較例1〜3)
実施例1〜3の電子写真感光体において、アース板の平板部に凸部を設けない以外はそれぞれ実施例1〜3と同じ仕様で作製した。
Figure 2005134625
表1から分かるように、実施例1〜27はドラム変形、導通不良、画像障害のいずれにおいても良好であった。実施例1〜3およびその他の実施例からアース板の最大直径D1と感光ドラム端部の嵌合部内径D2について、0.1mm≦D1−D2≦0.3mmの関係にあることが好ましいことが分かる。実施例4〜9およびその他の実施例からアース板の厚さは0.2乃至0.4mmであることが好ましいことが分かる。比較例1〜3では、アース板に補強のための凸部を設けていないので、アース板と、ドラム内面またはシャフトとのいずれかの接触不良と思われる導通不良が発生し、画像障害が見られた。
本発明の電子写真感光体にかかるアース板の上面図(a)と、X1、X2で切断した断面図(b)である。 本発明にかかる、異なるアース板の上面図(a)と、X3、X4で切断した断面図(b)である。 従来の電子写真感光体の断面図を示し、(a)はアース板を有する樹脂フランジと、この樹脂フランジを圧入嵌合させる前の感光ドラム端部の断面図、(b)は電子写真感光体の端部断面図である。 従来の電子写真感光体の端部断面図である。 本発明にかかる電子写真感光体の断面図を示し、(a)は樹脂フランジを感光ドラムに圧入嵌合させる前、(b)は樹脂フランジを感光ドラムに圧入嵌合させた後の電子写真感光体のそれぞれ端部断面図である。 本発明にかかる電子写真感光体にシャフトを挿入させた状態を示す端部断面図である。
符号の説明
1、41 平板部
2、42 挟持部
3、43 外周接触部
4、44 固定部
5、45 中心軸孔
6、46 凸部
7 樹脂フランジ
8、9 アース板
22 中心軸孔
31 シャフト
100 感光ドラム
300 電子写真感光体

Claims (6)

  1. 感光ドラムと該ドラムの端部に嵌合される樹脂フランジとを備える電子写真感光体であって、前記樹脂フランジが、前記ドラムを回転可能に支持するためにシャフトが挿入される中心軸孔と、前記ドラムと前記シャフト間の電気的導通のために前記フランジの内側端面に取り付けられるアース板を備え、該アース板が中心軸孔を有する平板部と、この平板部の外周に設けられる前記ドラム内面との外周接触部と、前記中心軸孔の周辺にあって挿入される前記シャフトを挟持する挟持部とを有し、該挟持部はシャフトを前記感光体の回転と共に回転させる機能を有する電子写真感光体において、前記アース板が変形を防止するために前記平板部の補強のため配列される凸部を備えていることを特徴とする電子写真感光体。
  2. アース板の挟持部が、平板部に形成された中心軸孔の周辺に打ち抜きにより形成された少なくとも2枚の舌状部の折り曲げにより形成されることを特徴とする請求項1記載の電子写真感光体。
  3. アース板がステンレス鋼を主成分とすることを特徴とする請求項1または2記載の電子写真感光体。
  4. アース板の厚さが0.2mm乃至0.4mmであることを特徴とする請求項3記載の電子写真感光体。
  5. アース板の最大直径D1と感光ドラム端部の嵌合部内径D2が、0.1mm≦D1−D2≦0.3mmの関係にあることを特徴とする請求項4記載の電子写真感光体。
  6. 変形を防止するためにアース板の平板部に設けられる凸部の補強配列が、外周接触部とアース板の中心軸孔の中心を結ぶ線上への凸部の配列を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電子写真感光体。
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