JP2015041089A - 端部部材、感光体ドラムユニット、及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】回転駆動力を十分に伝達し、駆動軸及び軸受部材に生じる傷や打痕を抑制し、装置本体と感光体ドラムとの着脱が確実であるとともに円滑であり、生産性にも優れる端部部材を提供する。
【解決手段】断面形状が略三角形で軸線が延びる方向にはねじれた穴である凹部を有する駆動軸が備えられた画像形成装置本体に対して取り外し可能に装着される感光体ドラムユニットの端部に配置される端部部材２０であって、凹部に係合及び離脱可能な凸状の軸受部材３０が備えられ、軸受部材はその外周面の軸線に沿った方向にアンダーカット部がなく、軸線が延びる方向に直交する断面のうち外周形状が多角形であり、多角形は、凹部の内面に接触し、駆動軸の回転のときに凹部に引っ掛かり回転力を伝達する頂部である少なくとも３つの回転力伝達頂部と、凹部に接する少なくとも１つの辺である回転力伝達辺とを有し、外周形状が４角形、５角形、又は７角形以上の多角形である。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザープリンタ、複写機等の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジ、該プロセスカートリッジに含まれる感光体ドラムユニット、及び感光体ドラムユニットに具備される端部部材に関する。

レーザープリンタ、複写機等の画像形成装置には、該画像形成装置の本体（以下、「装置本体」と記載することがある。）に対して着脱可能にプロセスカートリッジが備えられている。
プロセスカートリッジは、装置本体に装着された姿勢で文字や図形等、表されるべき内容を形成し、これを紙等の記録媒体に転写する部材である。そのために、プロセスカートリッジには、転写する内容が形成される感光体ドラム、及び該感光体ドラムに対して転写すべき内容を形成するための帯電手段や現像手段が具備されている。

プロセスカートリッジは、メンテナンスのために同一のプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱したり、古いプロセスカートリッジを装置本体から離脱して新しいプロセスカートリッジを装置本体に装着したりする。このようなプロセスカートリッジの着脱は、画像形成装置の使用者が自らできるものであり、かかる観点からできるだけ容易に行えることが望ましい。

また、プロセスカートリッジに含まれる感光体ドラムは、その作動時に回転をさせる必要がある。そこで感光体ドラムには、装置本体の駆動軸が直接又は他の部材を介して係合し、これにより感光体ドラムが駆動軸から回転力を受けて回転するように端部部材（軸受部材）が備えられている。
一方、上記のようにプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱させるためには、その都度装置本体の駆動軸と感光体ドラムに備えられた軸受部材との係合の解除（離脱）、及び再係合をさせる必要がある。

特許文献１、２には、装置本体側に軸線方向に移動する駆動軸が設けられるとともに、該駆動軸には断面が多角形で、軸線に沿った方向にはねじれた穴が形成され、一方、感光体ドラム側には軸受部材として駆動軸のねじれた穴に挿入して駆動力を伝達させる多角形の柱状突起を具備する技術が開示されている。特許文献１に記載の突起は駆動軸のねじれた穴に対応してねじれた柱状である。一方、特許文献２に記載の突起はねじれていない柱状である。
特許文献１、２に記載のいずれの技術も、感光体ドラムの回転精度を向上させ、装置本体から感光体ドラムへ確実に駆動力を伝達することを目的としている。

特開平８−３２８４４９号公報 特開平１０−１５３９４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のようなねじれた穴、及びこれに対応するねじれた柱状突起を具備する技術では、ねじれた柱状突起を射出成形で作製するに際して柱状突起のねじれに合わせて回転を与える必要があり、金型構造が複雑で大きなものになる傾向がある。また、金型構造が複雑で大きなものになるため、ねじれた柱状突起を有する端部部材を、同時に複数成形できる金型を作製することは困難である。
また、特許文献１に記載の技術では、プロセスカートリッジを装置本体から離脱させるに際して、駆動軸のねじれた穴からねじれた柱状突起を離脱させるときに、駆動方向とは逆の方向に回転を与える必要がある。これにより離脱が円滑に行われないことがある。

特許文献２に記載の突起はねじれていないので上記のような問題はない。しかしながら、ねじれた穴にねじれていない突起を挿入させるため、その性質上、穴と突起との接触部位が限られる。従って、突起は、ねじれた穴に挿入できる範囲でできるだけ大きく形成することが好ましい。しかしながら、ねじれた穴の形状にはばらつきがあり、場合によってねじれていない突起が入らなくなる虞があった。

すなわち、特許文献２をはじめ特許文献１に記載の技術もまた、その柱状突起を備える軸受部材について、十分な回転伝達精度を有しつつも、装置本体の駆動軸との着脱をより円滑に行うことについて必ずしも十分であるとはいえなかった。例えば、突起をねじれた穴に挿入できたとしても、装置本体の駆動軸との着脱を円滑に行うために駆動軸と軸受部材との接触部が少なくなる形状の軸受部材にすると、駆動力が適切に伝達されないことがあった。また、駆動力を伝達できる形態であっても両者の接触部分の面積が小さくなり、力が集中して傷が打痕となり、機能上・外観上の不具合を生じる不具合があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、回転駆動力を十分に伝達し、駆動軸及び軸受部材に生じる傷や打痕を抑制し、装置本体と感光体ドラムとの着脱が確実であるとともに円滑であり、生産性にも優れる端部部材を提供することを目的とする。また、当該端部部材を用いた感光体ドラムユニット、及びプロセスカートリッジを提供する。

以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、断面形状が略三角形で軸線が延びる方向にはねじれた穴である凹部を有する駆動軸が備えられた画像形成装置本体に対して取り外し可能に装着される感光体ドラムユニットの端部に配置される端部部材であって、凹部に係合及び離脱可能な凸状の軸受部材が備えられ、軸受部材は、その外周面の軸線に沿った方向にアンダーカット部がなく、軸線が延びる方向に直交する断面のうち外周形状が多角形であり、多角形は、凹部の内面に接触し、駆動軸の回転のときに凹部に引っ掛かり回転力を伝達する頂部である少なくとも３つの回転力伝達頂部と、凹部に接する少なくとも１つの辺である回転力伝達辺と、を有し、外周形状が４角形、５角形、又は７角形以上の多角形である、端部部材により課題を解決する。

ここで「多角形」とは、凸多角形及び凹多角形を含む概念である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の端部部材において、軸受部材の断面において、３つの回転力伝達頂部のそれぞれが隣接しない３つ頂点となり、凹部に挿入可能な六角形を考えたとき、該六角形の面積よりも軸受部材の断面における断面積が小さいことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の端部部材において、六角形を構成する辺のうち、互いに隣接しない３つの辺を含む最小の三角形の外接円の半径をＲ_１ｐとし、凹部の断面形状略三角形を含む最小の三角形の外接円の半径をＲ_１ｈとしたとき、
０．８５≦Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈ≦１．０７
である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の端部部材において、六角形断面の形状が、補正された形状を具備しており、当該補正された形状は、六角形断面のうち隣接しない３つの辺のうち回転力伝達に寄与しない１組において、補正前から補正後において傾斜角が補正角度θ_１変更された形状であり、補正角度θ_１は、Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．８５以上０．９３以下ではθ_１が０．１°以上１０°以下である。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の端部部材において、凹部と軸受部材とが係合し、回転力を伝達することができる姿勢において、凹部の開口における稜線と軸受部材との接触長さをＬ_ｃ、接触する軸受部材の部位と凹部の稜線とが成す角をθ_ｍ、及びθ_ｍを変更するために変更前の六角形から変更する補正角度をθ_２としたとき、Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．８５以上０．９３以下ではθ_２が０．１°以上１０°以下である。

請求項６に記載の発明は、請求項３又は４に記載の端部部材において、凹部と軸受部材とが係合し、回転力を伝達することができる姿勢において、凹部の開口における稜線と軸受部材との接触長さをＬ_ｃ、接触する軸受部材の部位と凹部の稜線とが成す角をθ_ｍ、及びθ_ｍを変更するために変更前の六角形から変更する補正角度をθ_２としたとき、Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．９６以上１．０７以下ではθ_２が−１０°以上−０．１°以下である。

請求項７に記載の発明は、円筒状の感光体ドラムと、該感光体ドラムの少なくとも一方の端部に装着される請求項１乃至６のいずかれ１項に記載の端部部材と、を備える感光体ドラムユニットである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の感光体ドラムユニットと、感光体ドラムユニットの感光体ドラムを帯電させる帯電ロールと、感光体ドラムに静電潜像を現像する現像ロールと、を備える、プロセスカートリッジである。

本発明によれば、装置本体からの回転駆動力を感光体ドラムに伝達するとともに、装置本体と感光体ドラムユニットとの着脱を確実・円滑におこなうことができる。また、回転駆動力を伝達するに際して、駆動軸及び軸受部材に傷や打痕といった変形が生じることを抑制可能である。一方、生産性に関しても軸受部材にアンダーカット部がないので良好である。

１つの形態を説明する図で画像形成装置を説明する模式図である。 図２（ａ）は駆動軸の一端側を示す斜視図、図２（ｂ）は駆動軸の一端側を示す正面図である。 凹部の形状を説明する図である。 図４（ａ）は凹部の他の例を示す正面図、図４（ｂ）は凹部の他の例の形状を説明する図である。 プロセスカートリッジの構造を概念的に示した図である。 感光体ドラムユニットの外観斜視図である。 端部部材の外観斜視図である。 図８（ａ）は端部部材の正面図、図８（ｂ）は端部部材の側面図である。 軸受部材の形状を説明する図である。 軸受部材から定義する六角形Ｔ_４を説明する図である。 六角形Ｔ_４による仮の軸受部材と駆動軸の凹部との係合を説明する斜視図である。 六角形Ｔ_４による仮の軸受部材と駆動軸の凹部との係合を説明する図で軸線方向の断面を模式的に表した図である。 六角形Ｔ_４による仮の軸受部材と駆動軸の凹部との係合を説明する正面図である。 図１４（ａ）は補正角度θ_２を適用する前の状態を表す図、図１４（ｂ）は補正角度θ_２について説明する図である。 図１５（ａ）は補正角度θ_１を適用する前の状態を表す図、図１５（ｂ）は補正角度θ_１について説明する図である。 図１６（ａ）は図１５（ａ）と同じ図であり回転力を伝達しない頂部が凹部の壁面に接触する場面を表した図、図１６（ｂ）はこれに対応した軸受部材の形状について説明する図である。 第一の変形例を説明する軸受部材と凹部との係合を説明する正面図である。 第二の変形例を説明する軸受部材と凹部との係合を説明する正面図である。 第三の変形例を説明する軸受部材と凹部との係合を説明する正面図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら形態に限定されるものではない。

図１は１つの形態を説明する図で、画像形成装置１に含まれるプロセスカートリッジ３、及び該プロセスカートリッジ３を装着する画像形成装置本体２（以下、「装置本体２」と記載することがある。）を模式的に示した斜視図である。図１に示したように、画像形成装置１は、装置本体２及びプロセスカートリッジ３を具備している。プロセスカートリッジ３は、図１にＡで示した方向に移動させることにより装置本体２に装着し、及び離脱させることができる。

ここで、装置本体２は、次に説明する駆動軸５１を有している。その他の部位については公知の構成を用いることができる。

初めに装置本体２に備えられる駆動軸５１について説明する。図２には装置本体２に備えられ、感光体ドラムユニット１０に回転駆動力を与える駆動軸５１のうち、軸受部材３０（図７参照）に係合する側の端部を表した。図２（ａ）が斜視図、図２（ｂ）が正面図である。図２（ａ）、図２（ｂ）では、凹部５２の一部を透視して破線で示している。駆動軸５１の反対側の端部は装置本体２の駆動源に直接又は間接的に連結されている。

駆動軸５１の端部には、図２（ａ）、図２（ｂ）からわかるように、凹部５２が設けられている。凹部５２は、駆動軸５１の軸線が延びる方向に直交する方向において略正三角形の断面を有し、駆動軸５１の端面から軸線が延びる方向（深さ方向）に進むにつれて所定の角度で軸線を中心にねじれるような形状を有する穴である。また、凹部５２の底のうち、駆動軸５１の軸線位置からは軸線に沿って円柱状の突起５３が立設されている。従って凹部５２は駆動軸５１の端部に開口を具備し、軸線が延びる方向に深さを有するとともに底部を備える容器状に形成されている。

また図２（ｂ）からわかるように、凹部５２を軸線方向正面から透視して見たとき、凹部５２の開口部（駆動軸４１の端面）に形成されている三角形（Ｔ_１）と、凹部５２の底に形成されている三角形（Ｔ_２）とは軸線を中心に回転した２つの三角形が重なっているように見える。このような形態から次のような特徴を定義する。図３に説明のための図を表した。図３は図２（ｂ）と同じ視点で凹部５２に注目したものである。

図２（ｂ）、図３では凹部５２の開口に形成される三角形を符号Ｔ_１、凹部５２の底に形成される三角形を符号Ｔ_２で表した。ここで、図３の視点から凹部５２を見たとき、２つの三角形Ｔ_１、Ｔ_２で囲まれる内側には、Ｔ_１とＴ_２との交点を頂点とする形状Ｔ_３が形成される（形状Ｔ_３は図３に太線で示している。）。本形態では形状Ｔ_３は六角形である。このような凹部５２から次のような形状を定義する。

三角形Ｔ_１、Ｔ_２の外接円をＣ_１ｈとし、外接円Ｃ_１ｈの半径をＲ_１ｈとする。本形態ではＴ_１、Ｔ_２が完全な三角形により形成されているが、凹部の当該形状は三角形の頂点が切りかかれたような多角形により形成されることもある。この場合、三角形Ｔ_１、Ｔ_２は当該多角形を含む最少の三角形により定義される。

三角形Ｔ_１と三角形Ｔ_２との回転角（すなわち凹部５２のねじれ角）をθ_ａとする。

形状Ｔ_３の外接円をＣ_２ｈとし、外接円Ｃ_２ｈの半径をＲ_２ｈとする。また形状Ｔ_３の内側に接して内包される最大の円をＣ_３ｈとし、円Ｃ_３ｈの半径をＲ_３ｈとする。

図４には凹部の変形例である凹部５２’を説明する図を示した。図４（ａ）は図２（ｂ）に相当し、図４（ｂ）は図３に相当する。凹部５２’では凹部５２に加え、その内側を軸線を中心とした円でくり抜いたような円弧が表れる形状である。このような場合にも図４（ｂ）に示したように、凹部における各形状を定義することができる。このとき円Ｃ_３ｈは当該くり抜いたような円弧を形成する円とする。

以上説明した各形状と軸受部材３０（図７参照）との関係は後で説明する。

次にプロセスカートリッジ３について説明する。図５には、プロセスカートリッジ３の構造を模式的に表した。図５からわかるようにプロセスカートリッジ３には、感光体ドラムユニット１０（図６参照）、帯電ローラ４、現像ローラ５、規制部材６、及びクリーニングブレード７を有している。プロセスカートリッジ３を装置本体２に装着した姿勢で、紙等の記録媒体が図５にＶで示した線に沿って移動することにより、当該記録媒体に画像が転写される。

また、プロセスカートリッジ３の装置本体２への着脱は概ね次のように行われる。プロセスカートリッジ３に備えられる感光体ドラムユニット１０は、装置本体２から回転駆動力を受けて回転することから、少なくとも作動時には装置本体２の駆動軸５１（図２参照）と感光体ドラムユニット１０の軸受部材３０（図７参照）とが係合している必要がある。一方、プロセスカートリッジ３の装置本体２への着脱時には、装置本体２の駆動軸５１と感光体ドラムユニット１０の軸受部材３０との係合は解除（離脱）されている必要がある。
そこで、装置本体２の駆動軸５１は、その軸線に沿った方向に移動が可能に構成されており、プロセスカートリッジ３の着脱時には駆動軸５１が感光体ドラムユニット１０の軸受部材３０から離脱した姿勢にある。一方、プロセスカートリッジ３が装置本体２に装着された後には、駆動軸５１が移動して感光体ドラムユニット１０の軸受部材３０に係合する。
このように、装置本体２の駆動軸５１と感光体ドラムユニット１０の軸受部材３０とは、適切な回転駆動力を伝達するとともに、円滑に係合離脱されることが好ましい。
以下、各構成について説明する。

上記のようにプロセスカートリッジ３には、帯電ローラ４、現像ローラ５、規制部材６、クリーニングブレード７、及び感光体ドラムユニット１０が備えられ、それぞれは次のようなものである。

帯電ローラ４は、画像形成装置本体２からの電圧印加により感光体ドラムユニット１０の感光体ドラム１１（図６参照）を帯電させる。これは、当該帯電ローラ４が感光体ドラム１１に追随して回転し、感光体ドラム１１の外周面に接触することにより行われる。
現像ローラ５は、感光体ドラム１１に現像剤を供給するローラである。そして、当該現像ローラ５により、感光体ドラム１１に形成された静電潜像が現像される。なお現像ローラ５には、固定磁石が内蔵されている。
規制部材６は、上記した現像ローラ５の外周面に付着する現像剤の量を調整するとともに、現像剤自体に摩擦帯電電荷を付与する部材である。
クリーニングブレード７は、感光体ドラム１１の外周面に接触してその先端により転写後に残存した現像剤を除去するブレードである。

感光体ドラムユニット１０は、感光体ドラム１１を備え、ここに記録媒体に転写すべき文字や図形等が形成される。図６に感光体ドラムユニット１０の外観斜視図を示した。図６からわかるように感光体ドラムユニット１０は、感光体ドラム１１、フタ材１２、及び端部部材２０を備えている。

感光体ドラム１１は、円筒状である基体の外周面に感光層を被覆した部材である。当該感光層に紙等の記録媒体に転写すべき文字や図形等が形成される。
基体はアルミニウム、又はアルミニウム合金による導電性材料が円筒形状に形成されたものである。基体に用いられるアルミニウム合金の種類は特に限定されるものではないが、感光体ドラムの基体として用いられることが多いＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｈ ４１４０）で定められる６０００系、５０００系、３０００系のアルミニウム合金であることが好ましい。
また、基体の外周面に形成される感光層は特に限定されることはなく、その目的に応じて公知のものを適用することができる。
基体は、切削加工、押し出し加工、引き抜き加工等により円筒形状を形成することにより製造することができる。そして基体の外周面に感光層を塗布する等して積層し、感光体ドラム１１を作製することが可能である。

感光体ドラム１１の一端には後述するように端部部材２０が取り付けられ、他端にはフタ材１２が配置されている。

フタ材１２は、樹脂により形成された部材で、感光体ドラム１１の円筒内側に嵌合される嵌合部と、感光体ドラム１１の一端面を覆うように配置される軸受部と、が同軸に組み合わされている。軸受部は、感光体ドラム１１の端面を覆う円板状であるとともに、軸を受ける部位を具備する。また、フタ材１２には、導電性材料によりなるアース板が配置され、これにより感光体ドラム１１と装置本体２とを電気的に接続させている。
なお、本形態ではフタ材の一例を表したがこれに限定されず、通常取り得る他の形態のフタ材を適用することも可能である。例えばフタ材に回転力伝達のための歯車が配置されてもよい。
また上記導電性材料は後述する端部部材２０側に設けられてもよい。

端部部材２０は、感光体ドラム１１の端部のうち上記フタ材１２とは反対側の端部に取り付けられる部材であり、本体２１及び軸受部材３０を備えている。図７に端部部材２０の斜視図を示した。また、図８には端部部材２０の正面図及び側面図を表した。図８（ａ）は図７にＶＩＩＩａで示した方向から見た端部部材２０の正面図であり、図８（ｂ）は図７にＶＩＩＩｂで示した方向から見た端部部材２０の側面図である。

図６乃至図８からわかるように本形態では、本体２１と軸受部材３０とが一体に形成されることにより端部部材２０が構成されている。そして端部部材２０は、本体２１が感光体ドラム１１に装着され、本体２１に一体に設けられた軸受部材３０が装置本体２の駆動軸５１に係合して回転駆動力を受けることにより感光体ドラムユニット１０を回転させる。

本体２１は、筒状体２２、感光体ドラム１１の端面に接触して係止する接触壁２３、及び感光体ドラム１１の内側に挿入する嵌合部２４を具備している。

筒状体２２は、一方の端部に底を具備し、他方の端部に接触壁２３を有する有底の円筒形状の部材である。筒状体２２のうち当該底からは、軸受部材３０が外側に突出するように設けられている。

接触壁２３は、筒状体２２の端部のうち軸受部材３０が備えられた側とは反対側の端部に設けられ、筒状体２２の外周面に立設するリング（円環）状の部材である。接触壁２３は、図６からわかるように、端部部材２０を感光体ドラム１１に装着した姿勢で、感光体ドラム１１の端面に接触するように配置される。これにより端部部材２０の感光体ドラム１１への挿入深さが規制される。

嵌合部２４は、接触壁２３のうち筒状体２２が設けられる側とは反対側に突出する円筒形状の部位である。嵌合部２４は感光体ドラム１１の内側に挿入され、接着剤により感光体ドラム１１の内面に固定される。これにより端部部材２０が感光体ドラム１１の端部に固定される。従って、嵌合部２４の外径は、感光体ドラム１１の円筒形状の内側に挿入可能な範囲で、感光体ドラム１１の内径と概ね同じである。
嵌合部２４には、外周面に溝２４ａが形成されてもよい。これにより、嵌合部２４を感光体ドラム１１に挿入した際に、嵌合部２４の表面に塗られた接着剤の一部が溝２４ａに充填され、アンカー効果等により端部部材２０と感光体ドラム１１との接着性が向上する。

軸受部材３０は、上記した装置本体２の駆動軸５１に設けられた凹部５２に係合し、駆動軸５１からの回転力を端部部材２０に伝達する機能を有する凸状の部材である。また、プロセスカートリッジ３が装置本体２に着脱される際には、軸受部材３０は駆動軸５１の凹部５２から離脱するように構成されている。本形態の軸受部材３０は具体的には次のような形状を有している。

軸受部材３０は図８（ａ）、図８（ｂ）からわかるように、筒状体２２の底から軸線方向に突出するように設けられた筒状体であり、軸線が延びる方向に直交する断面で外周形状は次に説明する多角形であるとともに内周形状は円形である。図９には図８（ａ）のうち軸受部材３０の外周形状を拡大し、該軸受部材３０の外周形状を説明する図を示した。

図９からわかるように、本形態で軸受部材３０はその外周形状において３つの回転力伝達頂部３１、３２、３３と、回転力伝達辺４１、４２、４３と、を有し、９角形が形成されている。後で詳しく説明するが、回転力伝達頂部３１、３２、３３及び回転力伝達辺４１、４２、４３は、駆動軸５１の凹部５２の壁面に引っ掛かり、端部部材２０、及び感光体ドラム１１に駆動軸５１からの回転力を伝達する部位として機能する。
このように機能する軸受部材３０は以下に説明する事項に基づき各部形状が構成されている。

図９に破線で示したように、この断面において、軸受部材３０を内包する六角形Ｔ_４を定義する。従って、六角形Ｔ_４の面積よりも軸受部材３０の当該断面積が小さいものとされる。また、この六角形Ｔ_４は、隣接しない３つの頂点が回転力伝達頂部３１、３２、３３と一致する。そしてこの六角形Ｔ_４は少なくとも上記した凹部５２で定義した六角形Ｔ_３に挿入可能な形状である。

図１０にはさらに六角形Ｔ_４について説明する図を表した（六角形Ｔ_４は図１０に太線で示している。）。軸受部材３０では、この六角形Ｔ_４から次のような形状を定義する。

六角形Ｔ_４を構成する辺のうち、互いに隣接しない３つの辺を含む最小の三角形をＴ_５とする。また、六角形Ｔ_４を構成する辺のうち、三角形Ｔ_５に含まれない３つの辺を含む最小の三角形をＴ_６とする。そして三角形Ｔ_５、Ｔ_６の外接円をＣ_１ｐとし、この外接円Ｃ_１ｐの半径をＲ_１ｐとする。すなわちＴ_５とＴ_６が同じ外接円を有するように六角形Ｔ_４を構成する。

三角形Ｔ_５と三角形Ｔ_６との回転角をθ_ｐとする。

六角形Ｔ_４の外接円をＣ_２ｐとし、外接円Ｃ_２ｐの半径をＲ_２ｐとする。また六角形Ｔ_４に内包される最大の円をＣ_３ｐとし、円Ｃ_３ｐの半径をＲ_３ｐとする。

次に、仮に、六角形Ｔ_４により六角柱を形成し、これを仮の軸受部材３０’としたときにおいて、仮の軸受部材３０’と駆動軸５１の凹部５２との係合を考える。図１１乃至図１３に説明のための図を表した。図１１は仮の軸受部材３０’が凹部５２に係合される過程の様子を模式的に示した斜視図である。図１２は凹部５２と仮の軸受部材３０’とが係合された姿勢における軸線が延びる方向に沿った断面を模式的に表した図である。従って、図１２では凹部５２に仮の軸受部材３０’が差し込まれた深さ方向の様子が表れている。図１３は駆動軸５１の端面における、凹部５２と仮の軸受部材３０’とが係合された姿勢を示した図である。また図１３には挿入深さｈにおける凹部５２の断面である三角形Ｔ_ｈを破線で示した。

図１１からわかるようにプロセスカートリッジ３が装置本体２に装着された後、駆動軸５１が軸方向に移動してその凹部５２の内側に仮の軸受部材３０’を挿入させる。そして挿入後は図１３に示したように、仮の軸受部材３０’の六角である外周面のうち、回転力伝達頂部３１、３２、３３及び少なくとも３つの面の一部又は全部が凹部５２の端面における三角形Ｔ_１の稜線に接し、軸周りの回転駆動力を伝達し得る姿勢で両者が係合する。また、このときには、凹部５２に具備される突起５３は仮の軸受部材３０’の筒状である内側の空間に挿入される。
駆動軸５１と仮の軸受部材３０’とが係合すると、駆動軸５１、仮の軸受部材３０’、本体２１及び感光体ドラム１１は同軸となる。

このような凹部５２と仮の軸受部材３０’との係合の姿勢で次のような形状を定義する。これにより六角形Ｔ_４の形態がさらに特定される。

図１２からわかるように、仮の軸受部材３０’の軸線方向大きさをｈ_ｐ、凹部５２の軸線方向の大きさ（深さ）をｈ_ｈとする。これにより、仮の軸受部材３０’の凹部５２への挿入深さをｈとする。図１２で示した例ではｈ_ｐ＞ｈ_ｈなので、ｈ＝ｈ_ｈとなる。一方、ｈ_ｐ＜ｈ_ｈのときにはｈ＝ｈ_ｐとなる。この軸線に沿った方向の関係は、後述するように仮の軸受部材３０’から軸受部材３０とする過程においても変化はないので、軸受部材３０においても同じである。

凹部５２の断面において駆動軸５１の端面に表れる三角形Ｔ_１と、挿入深さｈにおける凹部５２の断面である三角形Ｔ_ｈとのねじれ角をθ_ｈとする（図１３参照）。図１２の場合はθ_ｈ＝θ_ａである（図３参照）。

図１３からわかるように、凹部５２の開口における三角形Ｔ_１の稜線と仮の軸受部材３０’との接触長さをＬ_ｃとし、三角形Ｔ_１に接触する仮の軸受部材３０’の辺と三角形Ｔ_１の辺とが成す角をθ_ｍとする。

そして以上説明した各形状は次の関係を有していることが好ましい。

Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．８５以上１．０７以下である。この値が範囲より小さいと、軸受部材の強度が弱くなり、回転伝達が適切に行われない虞があり、この範囲より大きいと軸受部材と凹部との着脱が円滑とならない虞がある。

Ｒ_２ｐ−Ｒ_３ｈ＞０ｍｍであることが好ましい。これを満たすことにより軸受部材と凹部とで回転力伝達を行うことができる。

駆動軸のうち凹部を形成する部分が非金属材料からなる場合には、Ｒ_２ｐ−Ｒ_３ｈ＞１ｍｍが好ましい。これにより塑性変形や破断しやすい非金属（樹脂など）を適切に適用することができる。

Ｌ_ｃは０．５ｍｍより大きいことが好ましく、さらに好ましくは１ｍｍより大きく、最も好ましくは１．５ｍｍより大きい。Ｌ_ｃが０．５ｍｍ以下であると、回転力を伝達することができなかったり、回転力を伝達することができても接触面積が小さく、大きな傷や打痕が発生したりする虞がある。

θ_ｍが５°以下であることが好ましい。これより大きいと軸受部材の縁（エッジ）が特に強く凹部に接触するようになり、傷や打痕が付きやすくなる。

０．５≦θ_ｐ／θ_ａ≦１．５であることが好ましい。

Ｌ_ｃとして考慮するべき接触部以外の部位における、凹部５２と軸受部材３０とが干渉する体積が１ｍｍ^３以下であることが好ましい。このような干渉の有無は凹部及び軸受部材をＣＡＤ等によりデータ化し、これを組み合わせることにより得ることができる。すなわち、ＣＡＤ上で作成した軸受部材と凹部とを、ＣＡＤ上で組立て、両者が係合して回転伝達をしている状態を模すことにより、干渉する体積を求めることができる。

また、ここまで説明した仮の軸受部材３０’の外周形状（六角形Ｔ_４）において、さらに回転力伝達性能の向上、及び打痕の発生を低減するために当該外周形状を補正してもよい。図１４、図１５に補正に関する説明のための図を示した。図１４は１つの補正について説明する図であり、図１４（ａ）は補正前を表す図で図１３と同じ視点によるもの、図１４（ｂ）は補正に関する考え方を説明する図で図１４（ａ）と同じ視点によるものである。図１５は他の補正について説明する図であり、図１５（ａ）は補正前を表す図で図１３と同じ視点によるもの、図１５（ｂ）は補正に関する考え方を説明する図で図１６（ａ）と同じ視点によるものである。

１つの補正は次の通りである。図１４（ａ）には、当該１つの補正をすることが好ましい場合における場面の１つの例を示している。すなわち、このときには回転力を伝達することはでき、仮の軸受部材３０’の強度も問題がないが、仮の軸受部材３０’と凹部５２との接触部が少なく、Ｌ_Ｃが小さいので、ここに力が集中するため傷や打痕が懸念される。このような場合には図１４（ｂ）に示したように補正前のθ_ｍに対して補正角度θ_２を差し引く。これにより図１４（ｂ）からもわかるように、Ｌ_ｃを大きくすることができ、傷や打痕の発生を抑制することができる。
一方、図１４（ａ）とは逆に、補正前においてθ_ｍが負になる状況もあり得る。このときには、図１４（ａ）にＢで示した頂点が凹部５２の側壁に接し、本来凹部５２の側壁に接するべき回転力伝達頂部３１が凹部５２の側壁に接しない態様となってしまう。これに対しては補正前のθ_ｍに対してマイナスの補正角度θ_２を差し引く。すなわちこの場合にはθ_ｍを大きくする補正をする。

このような補正角度θ_２は次の基準で適用されることが好ましい。すなわち、上記したＲ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．８５以上０．９３以下であるときはθ_２が１°以上１０°以下である。また、Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．９６以上１．０７以下であるときはθ_２が−１０°以上−０．１°以下である。ここで、θ_２が正であるとは、仮の軸受部材３０’の体積を増やす方向、θ_２が負であるとは、仮の軸受部材３０’の体積を減らす方向である。
この範囲内に補正することで、軸受部材の回転力伝達辺と凹部側の回転伝達面とが線状に接触するようになり、つまり、Ｌ_ｃが大きくなるため回転伝達に伴う傷や打痕を抑制することができる。

これに対して、他方の補正は次の通りである。図１５（ａ）には、破線で挿入深さｈにおける凹部５２の断面である三角形Ｔ_ｈを併せて示した。この例では、上記したθ_２の補正により、θ_ｍ−θ_２を概ね０とし、大きなＬ_Ｃを確保することができたが、一方で、図１５（ａ）にＤで示したように、仮の軸受部材３０’のうち回転力を伝達していない角部が、平面視で凹部５２の開口側端部と底部との交点となる部位で凹部５２の側壁に接触（干渉）している。凹部５２におけるこの部位は、三角形が連続してねじれて形成された部分であるため、曲面となっており、干渉が生じやすい。
このような場合に、図１５（ｂ）に示したように補正角度θ_１を設定して仮の軸受部材３０’の当該干渉する面の傾斜角を補正することにより、接触（干渉）を回避することができる。ここで傾斜角は六角形断面のうち、回転力伝達に寄与しない辺における、Ｌ_Ｃ部分に対する成す角を意味する。

このような補正角度θ_１は次の基準で適用されることが好ましい。すなわち、上記したＲ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．８５以上０．９３以下であるときにθ_１が０．１°以上１０°以下である。これにより仮の軸受部材３０’側のうち、回転力を伝達しない角部が、凹部の側壁に接触することなく干渉が防止されるため、係合や離脱を円滑に行うことができる。ここでθ_１が正であるとは、補正前の上記回転力を伝達しない角部がＤから遠ざかる方向の角度を意味する。

なお、ここでは１つの補正（θ_２）により生じた形態により他の補正（θ_１）を行う組み合わせを説明したが、１つの補正を行うか否かにかかわらず、図１５（ａ）の形態となることもある。従って、このときには１つの補正とは無関係に他の補正（θ_１）を行うこともできる。また、１つの補正のみでより適切な形態を得られた場合には他の補正を行う必要はない。

本発明では、補正をする前の形態、１つの補正をした後の形態、及び他の補正をした後の形態の少なくともいずれかの形態に対して次のように軸受部材の形態を調整して軸受部材３０とする。ここでは上記１つの補正（θ_２）をした後の形態に対する例を説明する。図１６に説明した図を示した。図１６（ａ）は図１５(ａ)と同じ図である。
このような場合に、図１６（ｂ）に示したように、本発明では回転力を伝達しない角部を除去した形態とする。これにより、本形態では軸受部材３０となり９角形が形成される。そして、当該９角形のうち、回転力伝達頂部３１、３２、３３の他、回転力伝達辺４１、４２、４３が形成される。

これにより、軸受部材を大きくしながらも、該軸受部材３０が駆動軸５１の凹部５２の大きさにばらつきが生じてもより確実に該凹部５２に係合させることができる。すなわち、軸受部材３０のうち回転力を伝達しない角部が凹部５２の壁面から大きく離隔するように除去されているので、両者の不要な接触が生じることを抑制することができる。

ここでは、回転力を伝達しない角部の除去の態様の１例を説明したが、図１６（ａ）の形態から、図１６（ｂ）の形態とするように回転力を伝達しない角部を除去する態様は他の例を適用することもできる。以下に他の例を説明する。

図１７は第一の他の例を説明する図であり、軸受部材１３０及び軸受部材１３０が挿入された凹部５２を表している。図１７は図１６（ｂ）に相当する図である。第一の他の例では図１６（ａ）の形態から回転力を伝達しない角部を除去する形態として、少なくとも一部に曲線を用いている。これによっても９角形が形成される。

図１８は第二の他の例を説明する図であり、軸受部材２３０及び軸受部材２３０が挿入された凹部５２を表している。図１８は図１６（ｂ）に相当する図である。第二の他の例では図１６（ａ）の形態から回転力を伝達しない角部を除去する形態として折れ線を用いている。これによって凹多角形である１２角形が形成される。

図１９は第三の他の例を説明する図であり、軸受部材３３０及び軸受部材３３０が挿入された凹部５２を表している。図１９は図１６（ｂ）に相当する図である。第三の他の例では図１６（ａ）の形態から回転力を伝達しない角部を除去する形態として、回転力伝達頂部３１と回転力伝達頂部３２との間を直線的に除去し、ここには回転力伝達辺が形成されない。これによって５角形が形成される。このように、軸受部材は回転力伝達辺が少なくとも１つ形成されていればよく、これによれば例えばさらに回転力伝達頂部３２と回転力伝達頂部３３との間も直線的に除去すれば、四角形が形成される。

以上のように、３つの回転力伝達頂部と、少なくとも１つの回転力伝達辺が形成されるとともに、軸線が延びる方向に直交する断面が４角形、５角形、又は７角形以上の多角形とすることにより、軸受部材を大きくしながらも、駆動軸５１の凹部５２の大きさにばらつきが生じても、より確実に該凹部５２に軸受部材を係合させることができる。なお、ここでいう多角形は凸多角形及び凹多角形を含む概念である。

このような軸受部材３０、１３０、２３０、３３０を駆動軸５１の凹部５２に係合すると、ぞれぞれ図１６（ｂ）、図１７乃至図１９のようになる。これら各図からわかるように、軸受部材３０、１３０、２３０、３３０が凹部５２の内側に配置された姿勢で、回転力伝達頂部３１、３２、３３及び少なくとも１つの回転力伝達辺４１、４２、４３が凹部５２の開口端部における断面である三角形Ｔ_１に引っ掛かり、回転力を伝達する状態になる。このとき、これ以外の部位は凹部５２の壁面から大きく離隔するように除去されているので、凹部５２の形状にばらつきがあっても、不要な部分の干渉（接触）が防止され、円滑な着脱が可能である。

これら軸受部材によれば、軸線が延びる方向に直交する方向の断面において、４角形、５角形、又は７角形以上の多角形が形成される。

また軸受部材３０、１３０、２３０、３３０は、軸線方向にいわゆるねじれた形状でなく、アンダーカットとなる部位が存在しない。アンダーカットが存在しないとはすなわち、軸受部材３０、１３０、２３０、３３０の根元側端部（本体２１側端部）から軸方向に軸受部材３０、１３０、２３０、３３０を見たときに（図８（ａ）とは反対側である背面側から軸受部材３０、１３０、２３０、３３０を見たときに）、軸受部材３０、１３０、２３０、３３０の他の部位が見えない形状である。
これにより、軸受部材３０、１３０、２３０、３３０を形成する際に金型への材料の充填、及び離型性がよくなり、生産性が向上する。また、スライドコア、コマの回転機構が不要になるので、金型自体の構成を簡素化することも可能となる。また、軸受部材３０、１３０、２３０、３３０を凹部５２へ係合する際、及びこれとは反対に離脱するときにも円滑に係合・離脱を行うことができる。

軸受部材３０、１３０、２３０、３３０の内周形状は必ずしも断面が円形である必要はなく、凹部５２に係合することができればいずれの形状であってもよい。本形態では軸受部材３０、１３０、２３０、３３０は筒状体としたが、中実である柱状であってもよい。

端部部材２０は、結晶性樹脂により形成されていることが好ましい。結晶性樹脂であれば、金型を用いて射出成型をするに際し、流れが良好であることから成型加工性がよく、ガラス転移点にまで冷却しなくても結晶化して固化することにより離型することができる。従って、生産性を大きく向上させることが可能である。また、結晶性樹脂は、耐熱性、耐溶剤性、耐油性、耐グリース性に優れ、耐摩擦摩耗性や摺動性も良好であり、さらには剛性及び硬さの観点からも端部部材に適用する材料として好ましい。
結晶性樹脂としては例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、メチルペンテン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ナイロン等を挙げることができる。
この中でも成型加工性の観点からポリアセタール系樹脂を用いることが好ましい。
また強度を高める観点から、ガラス繊維、炭素繊維等を充填してもよい。

また、軸受部材３０、１３０、２３０、３３０を具備する端部部材側に導通板（アース板）を設け、装置本体２の駆動軸５１側に設けられた電極と接触させることで、感光体ドラム１１の導通を取る構成も可能である。その際は、軸受部材３０、１３０、２３０、３３０そのものを導電性材料で形成する、又は軸受部材３０、１３０、２３０、３３０の内周に導通板を露出させる方法などの形態を適用することができる。

次に以上説明した画像形成装置１の操作、及び動作について説明する。
装置本体２へのプロセスカートリッジ３の装着は、図１に示したようにプロセスカートリッジ３を所定のガイドに沿って装置本体２に挿入する。このときには装置本体２の駆動軸５１はプロセスカートリッジ３の移動の軌道上から退避した姿勢にある。
プロセスカートリッジ３を装置本体２の所定の位置に収めた後、装置本体２のフタを閉鎖する動作と連動して、又は他の動作により駆動軸５１が図１０に示したようにプロセスカートリッジ３へ向かって移動し、図１２に示したように駆動軸５１の凹部５２内に軸受部材３０が挿入され、両者が同軸に係合する。これにより、装置本体２からの回転駆動力が軸受部材３０、１３０、２３０、３３０、端部部材２０及び感光体ドラム１１に伝達され同期して軸線中心に回転することが可能となる。また、装置本体２からの回転駆動力は直接、又は他の部材を介してプロセスカートリッジ３に備えられる他の構成部材（例えば帯電手段４）にも伝達され、これらも回転可能となる。

このようにプロセスカーリッジ３が装着され、感光体ドラム１１等が回動可能となった姿勢で、画像形成装置を作動させる。記録媒体に所望の文字や図形を表す場合、装置本体２から回転駆動力が付加され、感光体ドラムユニット１０が回転し、感光体ドラム１１が帯電ローラ４により帯電される。
感光体ドラムユニット１０が回転している状態で、不図示の各種光学部材を用いて画像情報に対応したレーザー光を感光体ドラム１１に照射し、当該画像情報に基づいた静電潜像を得る。この潜像は現像ローラ５により現像される。
一方、紙等の記録媒体は、装置本体２の他の部位にセットされ、装置本体２に設けられた送り出しローラ、搬送ローラ等により転写位置に搬送され、図５の線Ｖに沿って移動する。転写位置には転写手段１ａが配置されており、記録媒体の通過に伴い転写手段１ａに電圧が印加されて感光体ドラム１１から記録媒体に像が転写される。その後、記録媒体に熱及び圧力が加えられることにより当該像が記録媒体に定着する。そして排出ロール等により装置本体２から像が形成された記録媒体が排出される。
また、感光体ドラム１１では、次の画像に備え、クリーニングブレード７が感光体ドラム１１の外周面に接触してその先端により転写後に残存した現像剤を除去する。クリーニングブレード７により掻き取られた現像剤は公知のように排出される。

画像形成装置の操作や作動からも、プロセスカートリッジの着脱の機会は多く、また画像形成装置１の作動の際には感光体ドラム１１が回転及び停止の繰り返しにより負荷が大きく、及び帯電や加熱等もあるという厳しい条件に置かれていることがわかる。本発明によれば、上記した形態により、回転駆動力の適切な伝達という基本的な機能に加え、凹部との着脱が確実に行える。また軸受部材３０、１３０、２３０、３３０がねじれ形状でないことやアンダーカット部が存在しないため、凹部５２と軸受部材３０、１３０、２３０、３３０との着脱も容易である。
さらに軸受部材３０、１３０、２３０、３３０の生産の観点からはねじれ形状でないことやアンダーカット部が存在しないため、型への材料の充填や離型性をよくすることができ、端部部材の生産性の向上が図られる。また、スライドコア、コマの回転機構が不要になるので、金型構成を簡素化することが可能となる。

１ 画像形成装置
２ 画像形成装置本体
３ プロセスカートリッジ
１０ 感光体ドラムユニット
１１ 感光体ドラム
２０ 端部部材
３０、１３０、２３０、３３０ 軸受部材
５１ 駆動軸
５２ 凹部

Claims (8)

1. 断面形状が略三角形で軸線が延びる方向にはねじれた穴である凹部を有する駆動軸が備えられた画像形成装置本体に対して取り外し可能に装着される感光体ドラムユニットの端部に配置される端部部材であって、
   前記凹部に係合及び離脱可能な凸状の軸受部材が備えられ、
   前記軸受部材は、その外周面の軸線に沿った方向にアンダーカット部がなく、軸線が延びる方向に直交する断面のうち外周形状が多角形であり、
   前記多角形は、
   前記凹部の内面に接触し、前記駆動軸の回転のときに前記凹部に引っ掛かり回転力を伝達する頂部である少なくとも３つの回転力伝達頂部と、
   前記凹部に接する少なくとも１つの辺である回転力伝達辺と、を有し、
   前記外周形状が４角形、５角形、又は７角形以上の多角形である、端部部材。
2. 前記軸受部材の前記断面において、３つの前記回転力伝達頂部のそれぞれが隣接しない３つの頂点となり、前記凹部に挿入可能な六角形を考えたとき、該六角形の面積よりも前記軸受部材の前記断面における断面積が小さいことを特徴とする請求項１に記載の端部部材。
3. 前記六角形を構成する辺のうち、互いに隣接しない３つの辺を含む最小の三角形の外接円の半径をＲ_１ｐとし、前記凹部の断面形状略三角形を含む最小の三角形の外接円の半径をＲ_１ｈとしたとき、
   ０．８５≦Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈ≦１．０７
   である、請求項２に記載の端部部材。
4. 前記六角形断面の形状が、補正された形状を具備しており、
   当該補正された形状は、前記六角形断面のうち隣接しない３つの辺のうち回転力伝達に寄与しない１組において、補正前から補正後において傾斜角が補正角度θ_１変更された形状であり、
   前記補正角度θ_１は、前記Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．８５以上０．９３以下ではθ_１が０．１°以上１０°以下である、請求項３に記載の端部部材。
5. 前記凹部と前記軸受部材とが係合し、回転力を伝達することができる姿勢において、前記凹部の開口における稜線と前記軸受部材との接触長さをＬ_ｃ、接触する前記軸受部材の部位と前記凹部の稜線とが成す角をθ_ｍ、及び前記θ_ｍを変更するために変更前の六角形から変更する補正角度をθ_２としたとき、
   前記Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．８５以上０．９３以下ではθ_２が０．１°以上１０°以下である、請求項３又は４に記載の端部部材。
6. 前記凹部と前記軸受部材とが係合し、回転力を伝達することができる姿勢において、前記凹部の開口における稜線と前記軸受部材との接触長さをＬ_ｃ、接触する前記軸受部材の部位と前記凹部の稜線とが成す角をθ_ｍ、及び前記θ_ｍを変更するために変更前の六角形から変更する補正角度をθ_２としたとき、
   前記Ｒ_１ｐ／Ｒ_１ｈが０．９６以上１．０７以下ではθ_２が−１０°以上−０．１°以下である、請求項３又は４に記載の端部部材。
7. 円筒状の感光体ドラムと、該感光体ドラムの少なくとも一方の端部に装着される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の端部部材と、を備える感光体ドラムユニット。
8. 請求項７に記載の感光体ドラムユニットと、
   前記感光体ドラムユニットの前記感光体ドラムを帯電させる帯電ロールと、
   前記感光体ドラムに静電潜像を現像する現像ロールと、を備える、プロセスカートリッジ。

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