JP4716755B2 - 感光体ドラムの構造 - Google Patents

Description

この発明は、複写機等の画像形成装置に用いられる感光体ドラムの構造に関する。

画像形成装置では、静電潜像を形成して、形成された静電潜像をトナーにより顕像化するために、円柱形状をなして回転する感光体ドラムを有している。感光体ドラムは、例えば、この感光体ドラムを軸方向に貫通するドラム軸と、このドラム軸の両端を受ける一対のベアリングとを介して、ハウジングに回転自在に支持されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
実開平６−１０６１９号公報 特開２００１−１６６６６７号公報

ところで、感光体ドラムは、消耗品ではないが、万一損傷した場合には交換する必要があり、その交換のために感光体ドラムとドラム軸との着脱を容易にすることが要請されている。
しかし、特許文献１，２では、感光体ドラムとドラム軸との着脱については考慮されておらず、着脱は面倒である。

そこで、この発明の目的は、感光体ドラムに対してドラム軸を容易に着脱できる感光体ドラムの構造を提供することである。

本発明の感光体ドラムの構造は、円柱形状の感光体ドラムと、感光体ドラムの径方向中央に先端側から挿入され、挿入完了時に先端および後端が感光体ドラムの両端から突出しているドラム軸と、ドラム軸の先端および後端をそれぞれ回転自在に保持し、ハウジングに対してドラム軸を回転自在に取り付ける一対のベアリングとを有し、ドラム軸の後端を保持している一方のベアリングは、軸方向両側に解放されたハウジングの凹部の内周に嵌合されており、感光体ドラムにドラム軸を挿入する際に、上記一方のベアリングは、ドラム軸と一体的に移動するように、ドラム軸の後端に固定されており、上記ドラム軸の軸方向の中間部は、円筒面により形成され、この円筒面の直径は、当該中間部がハウジングの上記凹部を通過できるように、上記一方のベアリングの外周の直径と等しい値に形成されていることを特徴とする。この発明によれば、ドラム軸とその後端のベアリングとを一体化でき、感光体ドラムに対してドラム軸を着脱する際に、ドラム軸の後端からベアリングを着脱せずに済むので、手間をかけずに、感光体ドラムに対してドラム軸を容易に着脱できる。

また、本発明において、上記中間部は、上記先端側にある他方のベアリングにより保持される部分よりも太くされている場合がある。この場合、ドラム軸の曲げ剛性および捩り剛性を高くできるので、画像品質を高めることができる。

以下では、この発明の実施の形態を、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に適用された感光体ドラムの構造としてのドラムユニットについて添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態のドラムユニットの斜視図である。
ドラムユニット１は、円柱形状の感光体ドラム２をドラム軸３と同心に配置し、感光体ドラム２をドラム軸３の中心軸線Ｃの回りに回転自在に支持しつつ、画像形成装置の固定部材であり支持部材としてのフレーム（図示せず）に着脱可能に取り付けられるようにしてある。

本実施形態では、感光体ドラム２に、これの軸方向の所定の向きＳ１，Ｓ２に沿って、この軸方向に中心軸線Ｃを沿わせたドラム軸３を着脱可能としている。具体的には、ドラム軸３を、その先端３ａから挿入方向としての第１の向きＳ１へ向けて感光体ドラム２内へ挿入するようにされている。また、ドラム軸３を、その後端３ｂから抜き方向としての第２の向きＳ２へ向けて抜き取ることができるようにされている。なお、図１は、ドラム軸３を着脱する途中の状態を図示している。

図２Ａは、ドラムユニット１の断面図であり、感光体ドラム２の中心軸線Ｃを含む断面を図示している。図２Ｂは、図２Ａに示すIIＢ−IIＢ断面の要部を示す。
ドラムユニット１は、上述の感光体ドラム２と、感光体ドラム２を貫通してこれを支持するための上述のドラム軸３と、ドラム軸３の両端部３ａ，３ｂを回転自在にそれぞれ保持する一対のベアリング４，５と、一対のベアリング４，５を保持するハウジング６と、ドラム軸３を駆動するための継手部材７とを有している。

ドラムユニット１は、上述の各部材２，３，４，５，６，７を、互いに一体的に連結したユニットをなし、これらの各部材２，３，４，５，６，７を一体的にフレームに着脱できるように構成されている。
ハウジング６は、感光体ドラム２の軸方向の両端部２ｂ，２ｃに対向して配置される一対の側板６ａ，６ｂと、一対の側板６ａ，６ｂを互いに接続する接続部６ｃとを有している。ハウジング６は、フレームに対して位置決めされて取り付けられる。

一方の側板６ａは、ドラム軸３の先端３ａ側にあるベアリング４を保持する凹部６ｄを有する。他方の側板６ｂは、ドラム軸３の後端３ｂ側にあるベアリング５を保持する凹部６ｅを有している。両凹部６ｄ，６ｅは、互いに中心軸線Ｃに対して同心に配置されている。凹部６ｄの側壁が、中心軸線Ｃに沿って第２の向きＳ２（軸方向Ｓ２ともいう。）へのベアリング４の移動を阻止する。また、凹部６ｄには、中心軸線Ｃに沿って第１の向きＳ１（軸方向Ｓ１ともいう。）へのベアリング４の移動を阻止するための抜け止め部材８が取り付けられている。また、凹部６ｅは、円筒面からなる内周を有し、両側の軸方向Ｓ１，Ｓ２に開放されている。

一対のベアリング４，５は、互いに同様に構成され、金属製の転がり軸受としての玉軸受からなる。各ベアリング４，５は、ドラム軸３の対応する端部３ａ，３ｂに嵌合される内周と、内周に同心とされてハウジング６の対応する凹部６ｄ，６ｅに嵌合される外周とを有している。各ベアリング４，５は、内周を形成する内輪と、転動体としての複数のボールと、外周を形成する外輪とを有している。

一方のベアリング４は、ハウジング６の側板６ａの凹部６ｄに受けられていて、固定状態で嵌合されている。なお、ベアリング４は、凹部６ｄに取り外し不能に固定されてもよく、この場合には、ベアリング４のがたつきを防止できてより好ましい。また、ベアリング４は、ドラム軸３の先端３ａを回転自在に受けている。
他方のベアリング５は、ハウジング６の側板６ｂの凹部６ｅに、軸方向Ｓ１，Ｓ２に着脱可能に嵌合されて受けられている。また、ベアリング５は、ドラム軸３の後端３ｂに取り付けられた状態で、ドラム軸３の後端３ｂを回転自在に受けている。

ドラム軸３は、長尺の軸部材であり、その長手方向に相当する軸方向Ｓ１，Ｓ２の両端部に、上述の先端３ａおよび後端３ｂを有している。ドラム軸３は、先端３ａ側にありベアリング４で保持される部分としての第１の細径部９と、軸方向の中間部にある太径部１０と、後端３ｂ側にありベアリング５で保持される部分として第２の細径部１１とを有している。第１の細径部９と、太径部１０と、第２の細径部１１とは、単一部材により互いに一体に形成され、互いに同心に形成されている。太径部１０は、第１の細径部９よりも太くされ、且つ第２の細径部１１よりも太くされている。

第１の細径部９は、先端に形成された先細りのテーパ部と、ベアリング４と感光体ドラム２の一端２ｂとに嵌合する嵌合部とを有している。
テーパ部は、ベアリング４の内周へ挿入される際の案内面として機能する。
嵌合部は、二面幅を構成していて、軸方向を切る嵌合部の断面形状が長円形をなして、軸方向に一定形状で延びている。嵌合部は、断面円弧形状をなす一対の湾曲部９ａと、一対の湾曲部９ａの互いに隣接する円弧端同士を接続し断面直線に延びる一対の平坦部９ｂとを含んでいる。湾曲部９ａは、中心軸線Ｃを中心とする円筒面の一部により形成されている。平坦部９ｂは、軸方向に延びるとともに、周方向に対して交差する方向に延びて形成されている。第１の細径部９の嵌合部とベアリング４とは、軸方向Ｓ１，Ｓ２に着脱可能に且つ同心に嵌合されている。第１の細径部９の嵌合部と感光体ドラム２の一端２ｂとは、軸方向Ｓ１，Ｓ２に着脱可能に且つ一体回動できるように同心に嵌合されている。

第１の細径部９と太径部１０との間には、抜け止め部としての接続部１２が設けられている。接続部１２は、軸方向に対して傾斜した円錐面からなり、接続部１２の径方向内方部分が感光体ドラム２の一端２ｂの径方向内方部分に当接して、軸方向Ｓ２への感光体ドラム２の移動を規制する。
太径部１０は、円筒面からなり、ハウジング６の凹部６ｅを通過できる大きさに形成されている。太径部１０の直径Ｄ１は、ベアリング５の外周の直径Ｄ２と等しい値に形成されている。

太径部１０と第２の細径部１１との間には、接続部１３が設けられている。この接続部１３の径方向内方部分が、ベアリング５の内輪の端面と当接している。
第２の細径部１１は、円筒面をなし、他方のベアリング５の内周および継手部材７に嵌合されている。第２の細径部１１には、周溝が形成され、この周溝に、ベアリング５および継手部材７を軸方向Ｓ２に抜け止めして固定するために、抜け止め部材としての止め輪１４が装着されている。

第２の細径部１１とベアリング５と継手部材７とが、互いに同心に配置されている。第２の細径部１１とベアリング５の内輪とは、ドラム軸３が感光体ドラム２に軸方向Ｓ１，Ｓ２に相対移動して着脱されるときに第２の細径部１１とベアリング５の内輪とが一体的に移動するように、互いに固定状態で嵌合され、具体的には、第２の細径部１１にベアリング５の内輪が圧入状態で取り外し不能に嵌合されている。なお、ベアリング５は、ドラム軸３の後端３ｂに対して、着脱可能に固定されて嵌合されることも考えられる。また、第２の細径部１１と継手部材７とは、一体回動でき且つトルク伝達できるように固定状態で連結されている。継手部材７は、相手方の継手部材１５に連結されて、駆動される。

感光体ドラム２は、外周面に感光体層を有する円筒部１６と、感光体ドラム２の軸方向についての両端２ｂ，２ｃにそれぞれ配置された環状の一対のドラムフランジ１７，１８とを有している。円筒部１６と、一対のドラムフランジ１７，１８とは、互いに同心に配置され、一体回転できるように互いに連結されている。
一方のドラムフランジ１７の挿通孔１７ａは、径方向中央に配置され、ドラム軸３の第１の細径部９に、軸方向Ｓ１，Ｓ２に着脱可能に且つトルク伝達できるように同心に嵌合されている。挿通孔１７ａは、軸方向を切る断面形状が、長円形をなし、ドラム軸３の第１の細径部９と同形状に形成されていて、２つの平坦部１７ｂと、２つの湾曲部１７ｃとを有している。嵌合状態で、第１の細径部９の平坦部９ｂと、挿通孔１７ａの平坦部１７ｂとが、互いに当接することにより、ドラム軸３とドラムフランジ１７とは、互いにトルク伝達可能に且つ一体回動できるように連結される。また、ドラムフランジ１７とハウジング６の側板６ａの内側面との間には、その間に介在する弾性部材からなるダンパとしてのスペーサ１９が設けられている。

スペーサ１９は、側板６ａに固定されて、軸方向Ｓ１，Ｓ２に弾力的に圧縮変形された状態でドラムフランジ１７に対して相対摺動可能とされている。なお、スペーサ１９は、ドラムフランジ１７に固定されて側板６ａに相対摺動可能としてもよい。
他方のドラムフランジ１８の挿通孔１８ａは、径方向中央に配置され、断面円形をなしていて、ドラム軸３の太径部１０に、軸方向Ｓ１，Ｓ２に着脱可能に且つ同心に嵌合されている。

図３は、ドラムユニット１の組立手順を説明するための模式図であり、組立の順序に従って図３Ａ，図３Ｂ、図３Ｃの順で図示されている。
先ず、図３Ａに示すように、ハウジング６に一方のベアリング４が取り付けられる。また、ドラム軸３の第２の細径部１１に、他方のベアリング５と継手部材７が取り付けられて、止め輪１４で抜け止めされる。

次に、図３Ｂに示すように、ハウジング６の一対の側板６ａ，６ｂ間に、感光体ドラム２が配置され、この状態で仮保持される。ドラム軸３が、ハウジング６の凹部６ｅ、仮保持された感光体ドラム２のドラムフランジ１８，１７の挿通孔１８ａ，１７ａ、およびハウジング６の凹部６ｄに取り付けられたベアリング４の内周に、先端３ａ側から挿入される。ドラム軸３の先端３ａを、感光体ドラム２へ貫通させて、ベアリング４の内周に嵌め入れ、これとともに、ドラム軸３の後端３ｂに取り付けられたベアリング５の外周をハウジング６の凹部６ｅに嵌め入れて取り付ける。これにより、感光体ドラム２がハウジング６に保持される。

図３Ｃに示すように、ドラム軸３の挿入完了時には、ドラム軸３の先端３ａおよび後端３ｂが感光体ドラム２の両端２ｂ，２ｃから突出するようにされ、ベアリング４，５により受けられている。感光体ドラム２は、ドラム軸３および一対のベアリング４，５により、互いに同心に配置され、中心軸線Ｃの回りに回動自在に支持されている。この状態で、本実施形態のドラムユニット１は完成状態とされる。

図２Ａを参照して、完成状態のドラムユニット１がフレームに取り付けられた状態で、駆動側の継手部材１５が、従動側の継手部材７の軸方向Ｓ２側に対向して配置され、ドラム軸３の抜け止め部材として機能する。画像形成時には、図示しない電動モータ等を含む駆動部が継手部材１５，７を介して感光体ドラム２を駆動し回転させる。回転する感光体ドラム２の外周面が、メインチャージャにより均一に帯電され、次いで、画像データに基づいて光学部により生成されたビーム光によって露光され、外周面に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置によりトナー像に顕像化し、トナー像を用紙に転写して定着する。

また、上述の組立の手順と逆の手順で、ドラムユニット１から感光体ドラム２を取り外すことができる。すなわち、ドラム軸３をベアリング５とともに第２の向きＳ２へ移動させて、ベアリング５をハウジング６から取り外すとともに、ドラム軸３の先端３ａをベアリング４から離脱させる。そして、ドラム軸３の全体を感光体ドラム２から離脱させる。これにより、感光体ドラム２をハウジング６から取り外すことができる。

このように本発明の実施形態によれば、ドラム軸３とその後端３ｂのベアリング５とを一体化でき、例えば感光体ドラム２に対してドラム軸３を着脱する際に、ドラム軸３の後端３ｂに対してベアリング５を着脱せずに済むので、手間をかけずに、感光体ドラム２に対してドラム軸３を容易に着脱できる。
例えば、一対のベアリングをハウジングに固定し、感光体ドラムおよび一対のベアリングに対して、直径が軸方向に一定とされたドラム軸を軸方向に着脱する構成では、ドラム軸を着脱するためには、ドラム軸の挿入方向の後端にある片方のベアリングに対して、ドラム軸を、隙間が小さい嵌合状態で軸方向の全長に相当する長距離にわたり摺動させる必要があるので、着脱作業は面倒である。しかし、本実施形態では、ベアリング５の内周にドラム軸３の全長にわたる長い距離を相対摺動させずに済み、着脱が容易である。

また、ハウジング６の凹部６ｅへのベアリング５の着脱は、ドラム軸３がベアリング４により案内された状態でなされるので、ドラム軸３が傾き難く、こじれを生じ難い。ベアリング４へのドラム軸３の先端３ａの挿入は、ドラム軸３がハウジング６の凹部６ｅを挿通して傾きを規制されて、こじれを生じ難い。従って、ベアリング４，５に関する嵌合隙間が小さい状態であっても、ドラム軸３を容易に着脱できる。また、ドラム軸３を軸方向Ｓ１，Ｓ２に着脱できるので、感光体ドラム２の着脱時にドラム軸３がハウジング６と干渉を生じずに済む。

また、本実施形態では、ベアリング４の外周およびベアリング５の内周を取り外さないようにしてその嵌合隙間を小さくできる。また、ドラム軸３は、単一部材で感光体ドラム２を貫通する貫通軸からなり、感光体ドラム２の両端２ｂ，２ｃを互いに同心に高精度に位置決めできる。その結果、画像品質を高めることができる。
さらに、ドラム軸３は、ベアリング４，５で保持される部分を除き、その径Ｄ１が上記保持される部分よりも太くされている。すなわち、第１および第２の細径部９，１１は、ベアリング４，５内に嵌まっている部分およびこの部分に隣接する部分からなり、第１および第２の細径部９，１１を除いたドラム軸３の部分が、太径部１０であり、この太径部１０は、ドラム軸３の大部分をなし、その軸方向の全域で第１および第２の細径部９，１１よりも太くされている。これにより、ドラム軸３の曲げ剛性および捩り剛性を、直径が軸方向に一定の場合に比べて高くできるので、感光体ドラム２の外周面を中心軸線Ｃに高精度に位置決めでき、画像品質をより一層高めることができる。なお、この効果を得るための太径部１０は、ベアリング４に保持された先端３ａの部分よりも太ければよい。

また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
例えば、ドラム軸３は、中間部が先端３ａと同じ直径とされていてもよい。
一対のベアリング４，５は、各種の転がり軸受を利用でき、また、滑り軸受を利用することも考えられるが、転がり軸受が、軸受隙間を小さくできて好ましい。

また、ドラムユニット１は、感光体ドラム２の他、画像形成装置を構成する機能部としての現像装置、メインチャージャ、クリーナー等の少なくとも一つと一体に着脱可能なドラムユニットを構成してもよい。また、感光体ドラムの構造としては、ドラムユニット１の他、例えばベアリング４，５が画像形成装置のフレームまたはこのフレームに取り外し不能に固定された部材に直接に保持される構造であってもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態の感光体ドラムの構造としてのドラムユニットの斜視図であり、ドラム軸の着脱の途中状態を図示している。 図１に示すドラムユニットの断面図であり、図２Ａに感光体ドラムの中心軸線を含む断面を図示し、図２Ｂに、図２ＡのIIＢ−IIＢ断面の要部を示す。 図１のドラムユニットの組立手順を説明するための模式図であり、組立の順序に従って図３Ａ，図３Ｂ、図３Ｃの順で図示されている。

符号の説明

１…ドラムユニット（感光体ドラムの構造）
２…感光体ドラム
２ｂ…一端（感光体ドラムの端）
２ｃ…他端（感光体ドラムの端）
３…ドラム軸
３ａ…（ドラム軸の）先端
３ｂ…（ドラム軸の）後端
４…ベアリング（他方のベアリング）
５…ベアリング（一方のベアリング）
６…ハウジング
６ｅ…凹部
９…第１の細径部（他方のベアリングにより保持される部分）
１０…太径部（中間部）
１７ａ，１８ａ…挿通孔（感光体ドラムの径方向中央）
Ｄ１…（中間部の）直径
Ｄ２…（一方のベアリングの外周の）直径
Ｓ１，Ｓ２…軸方向

Claims (2)

1. 円柱形状の感光体ドラムと、
   感光体ドラムの径方向中央に先端側から挿入され、挿入完了時に先端および後端が感光体ドラムの両端から突出しているドラム軸と、
   ドラム軸の先端および後端をそれぞれ回転自在に保持し、ハウジングに対してドラム軸を回転自在に取り付ける一対のベアリングとを有し、
   ドラム軸の後端を保持している一方のベアリングは、軸方向両側に解放されたハウジングの凹部の内周に嵌合されており、
   感光体ドラムにドラム軸を挿入する際に、上記一方のベアリングは、ドラム軸と一体的に移動するように、ドラム軸の後端に固定されており、
   上記ドラム軸の軸方向の中間部は、円筒面により形成され、この円筒面の直径は、当該中間部がハウジングの上記凹部を通過できるように、上記一方のベアリングの外周の直径と等しい値に形成されていることを特徴とする感光体ドラムの構造。
2. 請求項１に記載の感光体ドラムの構造において、
   上記中間部は、上記先端側にある他方のベアリングにより保持される部分よりも太くされていることを特徴とする感光体ドラムの構造。

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