JP6342603B2 - 電子写真感光体、及び感光体ユニット - Google Patents

Description

本発明は、レーザプリンタ、複写機等の画像形成装置に用いられる電子写真感光体、及び感光体ユニットに関する。

レーザプリンタ、複写機等の画像形成装置には電子写真感光体が備えられている。電子写真感光体は、紙等の記録媒体に文字や図形等、表されるべき内容を転写するための部材である。このような電子写真感光体は、アルミニウム等により形成された導電性の円筒形シリンダ状である基体の外周面に感光層が被覆されて構成されている。被覆される感光層は当該電子写真感光体が適用される装置により適宜選択される。

電子写真感光体の円筒状である両端には、電子写真感光体を画像形成装置内に保持するとともに、電子写真感光体を円筒軸を中心に回転させることを可能とするフランジが装着される。従って電子写真感光体は、その両端にフランジが装着された感光体ユニットととして画像形成装置内に配置されている。

電子写真感光体へのフランジの装着は、円筒状である電子写真感光体の内側にフランジの一部を差し込むことにより行われる。このとき、電子写真感光体の内面には、フランジを挿入して嵌合するための部位として嵌合部が予め設けられている。嵌合部は、電子写真感光体の内面のうちの端部を、内径を拡大するように削り、電子写真感光体の当初からの内面を切り欠いて段差をつけるように加工することにより形成される。そして当該加工した部位（嵌合部）にフランジを差し込む。

ここで、フランジは上記したように電子写真感光体に回転力を与える機能を有しており、電子写真感光体の回転精度に大きな影響を与える。また、電子写真感光体の回転は、画像形成装置の性質上、非常に高い精度が要求されており、いわゆる「振れ」で２０μｍ〜１００μｍ以内におさめることが要求される。特に電子写真感光体の外径が大きいほど回転精度を高めることが困難である。従って、電子写真感光体にフランジが精度よく装着されることは非常に重要である。

特許文献１には、円筒状導電性基体の端部領域の内径を、その端部へ向けて末広がり状に大きくする工程を含む電子写真感光体の製造方法が開示されている。これによれば、回転精度などが高められて優れた画像品質の電子写真画像が得られる感光体となるとされている。
また、特許文献１では図３（ｂ）が示され、基体の端部の内径が狭くなることによりフランジが装着できなくなったり、真円度が悪くなるなどの不具合がある旨を挙げ、このような形態は不具合があるものとして記載している（第００５０段落）。

特開平８−１４６６３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術のように電子写真感光体の端部を加工してここにフランジを挿入しても、電子写真感光体の回転精度が十分でない場合があった。その原因は必ずしも明確ではないが、電子写真感光体の端部の切り込みが上記のように端部に向けて末広がり状に大きくなっていると、挿入自体は容易になるが、挿入後において電子写真感光体とフランジとの位置関係が適切に保持されないことが考えられる。例えばフランジと電子写真感光体との間の一部に隙間等が認められ、フランジが傾いて嵌合されていることがあった。このような隙間はたとえ微小であっても要求される回転精度が非常に高いので、当該精度に影響をおよぼすことがあり、改善する必要があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、高い回転精度を得ることができる電子写真感光体を提供することを課題とする。また、当該電子写真感光体の端部にフランジが装着された感光体ユニットを提供する。

本発明の上記課題は、下記構成により解決される。なおここではわかりやすさのため図面の参照符号を括弧書きで付記するが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、円筒形の基体と、基体の外周面に積層された感光層と、を備え、基体には、該基体の円筒状の内面端部に設けられ、切り欠くように内径が拡大された部位である嵌合部（１１ａ）を基体の両端に有し、嵌合部は、嵌合部全体を通して基体の端面から円筒軸方向の中央に向けて内径が大きくなるような傾斜が設けられ、基体の外径は一定である、電子写真感光体（１１）である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子写真感光体（１１）において、基体の端面における内径は、基体の嵌合部でない部位の内径と同じである。

請求項３に記載の発明は、円筒形の基体と、基体の外周面に積層された感光層と、基体の端部に配置されるフランジ（１２）と、を備え、基体には、該基体の円筒状の内面端部に設けられ、切り欠くように内径が拡大された部位である嵌合部（１１ａ）を基体の両端に有し、嵌合部は、基体の端面から円筒軸方向の中央に向けて内径が大きくなるような傾斜が設けられた部位を含み、基体の外径は一定であり、フランジは嵌合部に傾斜が設けられた部位と重なるように挿入されて基体に配置される、感光体ユニット（１０）である。

本発明によれば、振れが抑制され、高い回転精度を得ることができる。そしてこれにより画像形成装置に配置したときには、高い精度の画像が形成される。

画像形成装置の構造を概念的に説明する図である。 感光体ユニットの斜視図である。 図２にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った断面図である。 図３のうちの一方の端部に注目し、分解して示した図である。 電子写真感光体の他の例を示した図である。 実施例１における基体の形態を説明する図である。

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実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。なお、説明に用いる図面ではわかりやすさのため各部形状を誇張して表している。

図１は１つの実施形態を説明する図で、感光体ユニット１０を含む画像形成装置の内部構造を概念的に表した図である。画像形成装置としては、例えばレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等を挙げることができる。

画像形成装置は、感光体ユニット１０（図２参照）、帯電ローラ１、現像ローラ２、規制部材３、転写手段４、及びクリーニングブレード５を有している。紙等の媒体が図１にＩで示した線に沿って移動することにより、当該媒体に画像が形成される。以下に各構成について説明する。

感光体ユニット１０には、その外周面に、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。図２には、感光体ユニット１０の斜視図を示した。また、図３には、図２にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った断面図を示し、図４には図３の一方の端部に注目して分解した図を示した。

図２〜図４からわかるように感光体ユニット１０は、電子写真感光体１１、及びフランジ１２を備えている。

電子写真感光体１１は、円筒形である基体の外周面に感光層を被覆した部材である。基体はアルミニウム等の導電性材料が円筒形に形成されたものである。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。

図３、図４からわかるように、電子写真感光体１１には、基体の円筒状である内面のうち、その両端には内径が拡大されるように切り欠きが形成された嵌合部１１ａが設けられている。嵌合部１１ａは電子写真感光体１１の基体の端面から基体の軸方向中央に向けて内径が大きくなるように傾斜したテーパ状となる部位を含んでいる。従って当該傾斜した部位において、図４に示したように、基体の端面における内径をＤ_１、該端面より基体の軸方向中央側に位置する部位の内径をＤ_２としたとき、Ｄ_１＜Ｄ_２となる。ここで、基体のうち嵌合部でない部位の内径をＤ_３としたとき、Ｄ_１≧Ｄ_３である。

また、嵌合部１１ａの軸方向の長さをＬ_１としたとき（図４参照）、フランジ１２が嵌合される部位の端部（図３、図４にＩＩで示した部位）より基体の軸方向中央側のＬ_１＞Ｌ_２となる位置Ｌ_２における基体の内径をＤ_４としたとき、Ｄ_４−Ｄ_１としては、製品としての機能上の理由から、上限は、通常１ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下、更に好ましくは０．０３ｍｍ以下である。一方、振れ抑制の観点から、Ｄ_４−Ｄ_１の下限は、通常０ｍｍより大きく、好ましくは０．０００５ｍｍ以上、更に好ましくは０．００５ｍｍ以上である。また、テーパー角度（傾斜角度、基体の軸線方向に対する傾斜角のうち小さい方の角度、図４のθ）としては、振れ抑制の観点から、下限は、通常０°より大きく、好ましくは０．０１０°以上、更に好ましくは、０．１４０°以上である。製品としての機能上の理由から、テーパ角度の上限は、通常３０．００°以下、好ましくは１０．００°以下、更に好ましくは、７．１３０°以下である。

ここで、図３、図４では誇張して表しているのでＤ_１、Ｄ_２、Ｄ_４の差も大きく表されているが、実際にはこれらの差は上記のように非常に小さいものである。

また、図４にＬ_１で示した嵌合部１１ａの軸方向長さは、フランジ１２を適切に取り付けることができればよい。従って、Ｌ_１は後述するフランジ側嵌合部１２ａの軸方向長さよりも大きければよい。

一方、電子写真感光体１１の基体の外径は、上記基体内側における嵌合部１１ａの切欠きにかかわらず一定であることが好ましい。

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を形成し、円筒の内側端部を切削加工により削り出すことで嵌合部１１ａを形成することにより製造できる。そして基体の外周面に感光層を塗布する等して積層して電子写真感光体１１を作製することが可能である。

フランジ１２は、樹脂やアルミニウム等の金属により形成された略円盤状の部材で、電子写真感光体１１の上記嵌合部１１ａに嵌合される部材である。フランジ１２は、フランジ側嵌合部１２ａと、軸１２ｃが形成された軸部１２ｂとを有している。

フランジ側嵌合部１２ａは上記したように、電子写真感光体１１の嵌合部１１ａに挿入される部位である。ただし、当該フランジ側嵌合部１２ａが電子写真感光体１１の嵌合部１１ａに嵌合されることにより、フランジ１２が電子写真感光体１１の端部に保持されるので、その装着に際しては負荷をかけた押し込みによりおこなわれることが好ましい。従って、図４にＤ_０で示したフランジ側嵌合部１２ａの外径は、電子写真感光体１１の嵌合部１１ａのうち、端面の内径であるＤ_１と同じ又はＤ_１より大きいことが好ましい。すなわち、Ｄ_０≧Ｄ_１が好ましい。

軸部１２ｂは、基体の内径より大きく形成され、基体の端部に引っ掛かるように配置されるとともに、軸１２ｃが具備されている部位である。軸１２ｃが画像形成装置の回転軸に連結され、回転駆動力を受けてフランジ１２及び該フランジ１２が嵌合されている電子写真感光体１１が回転する。

上記した電子写真感光体１１の嵌合部１１ａにフランジ１２のフランジ側嵌合部１２ａを嵌入するようにして嵌合することにより感光体ユニット１０が作製される。
本発明では上記したように嵌合部１１ａの切り欠きが基体の軸方向端部から中央に向けて内径が拡大されるように形成されおり、ここにフランジが嵌合されていることで、電子写真感光体とフランジとの間に隙間ができる等の不具合が生じなくなった。そしてこれによって振れを減少させることができ、高い回転精度を有する電子写真感光体、感光体ユニットとすることができた。
特にその性質上、外径が大きく、軸方向に長い電子写真感光体になるほど回転精度を高めることが困難となるが、本発明によれば、このような電子写真感光体の回転精度も向上させることができ、顕著な効果を奏する。

本実施形態では、図４に表れているように嵌合部１１ａの軸方向の全長に亘って切り欠きが傾斜するように形成されている。しかしがなら、これに限定されることはなく、嵌合部のうち端面から一定の区間で内径が拡大するような傾斜した切り欠きを有していればよい。例を図５に示した。図５は図４と同じ視点で電子写真感光体１１’を見た図である。電子写真感光体１１’の嵌合部１１’ａは、電子写真感光体１１’の端面から軸方向中央に向けて一定の区間で内径が拡大するような傾斜を有しているが、それより軸方向中央側では一定の内径とされている。本発明はこのような電子写真感光体であってもよい。

図１に戻って、画像形成装置の構造について説明を続ける。画像形成装置には、上記のように感光体ユニット１０の他、帯電ローラ１、現像ローラ２、規制部材３、転写手段４、及びクリーニングブレード５があり、それぞれは次のようなものである。

帯電ローラ１は、画像形成装置からの電圧印加により電子写真感光体１１を帯電させる。これは、当該帯電ローラ１が電子写真感光体１１に追随して回転し、電子写真感光体１１の外周面に接触することにより行われる。
現像ローラ２は、電子写真感光体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２により、電子写真感光体１１に形成された静電潜像が現像される。なお現像ローラ２には、固定磁石が内蔵されている。
規制部材３は、上記した現像ローラ２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。
転写手段４は、電子写真感光体１１に形成された像を紙等の記録媒体に転写するためのローラである。
クリーニングブレード５は、電子写真感光体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。

ここでは、画像形成装置に備えられる主要なローラ及びブレードについて説明したが、ここに具備される部材はこれに限定されるものではなく、その他画像形成装置に通常に備えられる部材、部位、及び現像剤等が具備されていることが好ましい。

次に画像形成装置の動作について説明する。画像形成装置を作動させる際には、上記した感光体ユニット１０の軸１２ｃを画像形成装置に設けられた回転軸に連結し、必要に応じて回転させる。上記した帯電ローラ１、現像ローラ２、転写手段４等も必要に応じて回転するように装着されている。これにより感光体ユニット１０が回転し、電子写真感光体１１が帯電ローラ１により帯電される。

感光体ユニット１０が回転している状態で、各種光学部材を用いて画像情報に対応したレーザ光を電子写真感光体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２により現像される。

一方、紙等の記録媒体は、画像形成装置の他の部位にセットされ、該画像形成装置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１の線Ｉに沿って移動する。転写位置には転写手段４が配置されており、記録媒体の通過に伴い転写手段４に電圧が印加されて電子写真感光体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画像形成装置本体から像が形成された記録媒体が排出される。

画像形成装置の動作からも、電子写真感光体１１の回転精度が形成される画像に大きな影響を及ぼすことがわかる。本発明によれば、上記したように電子写真感光体の回転精度を向上させることができ、形成される画像の質も向上する。

以下実施例で本発明をさらに説明する。ただし本発明は実施例に限定されるものではない。

実施例では、電子写真感光体の内面端部に切り込みを形成した試験体を製作し、フランジを嵌合して振れの試験をおこなった。試験体としては、本発明の実施例である実施例１、従来の例である比較例１、比較例２の３種類を準備した。なお、本実施例では感光層は影響しないことから基体のみによる試験とした。

＜共通の条件＞
３種類の試験体に共通する仕様は次の通りである。
基体の材質：アルミニウム
フランジの材質：アルミニウム

＜実施例１の条件＞
実施例１における嵌合部の形状を図６に示した。実施例１では基体の端面から軸方向中央に向けて内径が拡大するような切り欠きを具備している。具体的には次の通りである。
・嵌合部の軸方向長さＬ_ａ１：１２ｍｍ
・最端部から１０ｍｍ地点における最端部との内径差Ｄ_ｂ−Ｄ_ａ：０．０１５ｍｍ
・テーパー角α：０．０９°
・試験体数：１７４本

＜比較例１の条件＞
比較例１における嵌合部の図示は省略するが、次のような形態である。すなわち、比較例１では基体の端面から軸方向中央に向けて内径が一定である切り欠きを具備している。具体的には次の通りである。
・嵌合部の軸方向長さＬ_ａ２：１２ｍｍ
・最端部から５ｍｍ地点における最端部との内径差：０．００ｍｍ
・テーパー角：０．００°
・試験体数：３０８本

＜比較例２の条件＞
比較例２における嵌合部の図示は省略するが、次のような形態である。すなわち、比較例２では基体の端面から軸方向中央に向けて内径が縮小する切り欠きを具備している。具体的には次の通りである。
・嵌合部の軸方向長さＬ_ａ２：１２ｍｍ
・最端部から１０ｍｍ地点における最端部との内径差：−０．０１５ｍｍ
・テーパー角：０．０９°
・試験体数：６９２本

＜振れ試験＞
振れ試験は、上記実施例１、比較例２、比較例３にかかる試験体を軸を中心に回転させ、これをデジタル寸法測定器を用いて寸法測定することにより行った。

＜評価＞
上記した実施例１、比較例１、比較例２の全数について振れ試験をおこなった。ここで振れが２０μｍ以上となったものを不具合品、振れが２０μｍより小さいものを良品とした。表１に結果を示す。

表１からもわかるように、実施例１、すなわち基体の嵌合部の切り欠きを端部から軸方向中央に向けて内径が拡大するように設け、ここにフランジを嵌合させることで振れ（回転精度）が向上した。

１０ 感光体ユニット
１１ 電子写真感光体
１１ａ 嵌合部
１２ フランジ
１２ａ フランジ側嵌合部

Claims (3)

1. 円筒形の基体と、
   前記基体の外周面に積層された感光層と、を備え、
   前記基体には、該基体の円筒状の内面端部に設けられ、切り欠くように内径が拡大された部位である嵌合部を前記基体の両端に有し、
   前記嵌合部は、嵌合部全体を通して前記基体の端面から円筒軸方向の中央に向けて内径が大きくなるような傾斜が設けられ、
   前記基体の外径は一定である、
   電子写真感光体。
2. 前記基体の端面における内径は、前記基体の前記嵌合部でない部位の内径と同じである、請求項１に記載の電子写真感光体。
3. 円筒形の基体と、
   前記基体の外周面に積層された感光層と、
   前記基体の端部に配置されるフランジと、を備え、
   前記基体には、該基体の円筒状の内面端部に設けられ、切り欠くように内径が拡大された部位である嵌合部を前記基体の両端に有し、
   前記嵌合部は、前記基体の端面から円筒軸方向の中央に向けて内径が大きくなるような傾斜が設けられた部位を含み、
   前記基体の外径は一定であり、
   前記フランジは前記嵌合部に前記傾斜が設けられた部位と重なるように挿入されて前記基体に配置される、
   感光体ユニット。

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