(57)【要約】【課題】コスト的に不利な感光体ドラム自身の改造によってではなく、変形に対して強い構造のフランジ部材を用いることによって、当接部材の当接圧による感光体ドラムの撓み変形を抑えること。【解決手段】少なくとも一端が開放された円筒基体の該開放端に圧入されるフランジ部材であって、該フランジ部材は、該円筒基体端部との嵌合部（第一嵌合部）を有し、該フランジ部材の該円筒基体軸方向の中心には、貫通穴が設けられており、該貫通穴に挿入される貫通軸を備え、該貫通軸と該フランジ部材との嵌合部（第二嵌合部）は、該円筒基体軸方向に対して該円筒基体端部よりも内側に存在し、かつ、該第二嵌合部は、該円筒基体軸方向に対して該第一嵌合部と共有する領域を持つことを特徴とするフランジ部材。【選択図】図１
2014235364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端が開放された円筒基体の該開放端に圧入されるフランジ部材であって、該フランジ部材は、該円筒基体端部との嵌合部（第一嵌合部）を有し、該フランジ部材の該円筒基体軸方向の中心には、貫通穴が設けられており、該貫通穴に挿入される貫通軸を備え、該貫通軸と該フランジ部材との嵌合部（第二嵌合部）は、該円筒基体軸方向に対して該円筒基体端部よりも内側に存在し、かつ、該第二嵌合部は、該円筒基体軸方向に対して該第一嵌合部と共有する領域を持つことを特徴とするフランジ部材。
【請求項２】
該第二嵌合部が、一つの該フランジに対して該円筒基体軸方向の離れた位置に複数形成されたことを特徴とする請求項１に記載のフランジ部材。
【請求項３】
該第二嵌合部における嵌合しろ（二つの部材が嵌合して径方向に食い込む量）が該第一嵌合部における嵌合しろよりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフランジ部材。 
【請求項４】
該第二嵌合部における嵌合幅が該第一嵌合部における嵌合幅よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフランジ部材。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のフランジ部材を備えたことを特徴とする電子写真感光体。
【請求項６】
請求項５に記載の電子写真感光体を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
請求項５に記載の電子写真感光体を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジ部材、電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コピー機、プリンターといった画像形成装置における画像形成方式として、電子写真方式が広く用いられている。一般に電子写真方式とは、感光体と呼ばれる光導電物質を用いた画像形成方式である。高生産性などの利点から、近年利用されている感光体としては、アルミニウムなどの導電性円筒基体上に電荷発生層や電荷輸送層といった機能分離型の塗膜面を積層した有機光導電体（ＯＰＣ）が主流である。円筒状の感光体ドラムの軸方向両端部にはそれぞれフランジ部材が圧入されている。高画質な画像品質を得るためには、帯電ローラや現像ローラといった作像部品と感光体ドラムとのギャップを高精度に管理することが求められる。そのためには感光体単体としての振れ、真直度といった形状精度を高精度化する必要がある。だが、最近では、感光体単体としての精度は良くても、感光体をプロセスカートリッジに組み込んだ状態において、感光体ドラムが撓んだりして精度が劣化することがある。そこで、感光体ドラムの強度を向上させるために、感光体ドラムの内部に貫通軸を設置する技術として特許文献１（特開２００９−６３９６７号公報記載のもの等）が既に知られている。
また、本発明者等は他にも特許文献２（特開２０１２−１０３６２７号公報：応力吸収穴によって、軸穴の変形を抑えられるフランジ部材）、特許文献３（特開２０１２−１０３６２８号公報：応力吸収低剛性部によって、軸穴の変形を抑えられるフランジ部材）を提案済みである。
【０００３】
しかし、今までの感光体を組み込んだプロセスカートリッジでは、感光体ドラムに当接する当接部材の当接圧が大きかったり、当接部材の数が多かったり、外径が小さく軸方向の長さが長い感光体ドラムが使用されたりした場合に、その撓み変形に対する強度が充分ではなく、帯電ローラや現像ローラと感光体ドラムとのギャップが不均一になるために画像品質が劣化してしまうということがあった。これを解決するための最善策は感光体ドラムの肉厚を厚くして撓み変形に対する強度を高めることであるが、その場合材料費等のコストが増大してしまい、また部品、要素や、それを用いた装置の重量が大になってしまうという問題があった。
【０００４】
従来のフランジ部材においては、貫通軸やベアリングによってフランジを支持する点（支点）が感光体ドラム端部よりも外側に位置していたため、フランジが当接部材からの当接圧を感光体ドラムとの嵌合部（力点）において受けたとき、その応力によって曲がりやすくなっており、それが感光体ドラムの撓み変形に繋がっていた。
【０００５】
前記特許文献１の特開２００９−６３９６７号公報には、感光体と現像装置とを備えたプロセスカートリッジを本体の脱着可能に構成した画像形成装置において、プロセスカートリッジの本体装着状態と脱離状態とで、感光体ドラムと現像ローラとのギャップをそれぞれ最適な大きさに管理する方法を提供する目的でプロセスカートリッジの画像形成装置本体への脱着に伴い、感光体支持手段が切替わる画像形成装置が開示されている。本発明とは確かに感光体ドラムと現像ローラとのギャップを最適な大きさに管理する点では似ている点がある。しかし、感光体を組み込んだプロセスカートリッジでは、感光体ドラムに当接する当接部材の当接圧が大きかったり、当接部材の数が多かったり、外径が小さく軸方向の長さが長い感光体ドラムが使用されたりした場合に、その撓み変形に対する強度が充分でないことがあった。という問題は解消できていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術に鑑みて本発明は、コスト的に不利な感光体ドラム自身の改造によってではなく、変形に対して強い構造のフランジ部材を用いることによって、当接部材の当接圧による感光体ドラムの撓み変形を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
円筒基体の撓みを抑えるという目的に対し、軽量かつ低コストで目的を実現することを狙いとして、円筒基体そのものではなく圧入されたフランジの変形を抑えるということに着眼し、フランジ部材において、感光体ドラムとの嵌合部を通して当接部品から伝わる当接圧を、その力の印加方向上付近にある貫通軸との嵌合部へと伝播させることによって、フランジ部材自体の変形を抑え、その結果として感光体ドラムのような円筒基体の撓み変形を抑えることのできる構成のフランジ部材を実現した。
したがって、上記課題は、次の（１）〜（７）の「フランジ部材」、「電子写真感光体」、「プロセスカートリッジ」および「画像形成装置」によって解決される。
（１）「少なくとも一端が開放された円筒基体の該開放端に圧入されるフランジ部材であって、該フランジ部材は、該円筒基体端部との嵌合部（第一嵌合部）を有し、該フランジ部材の該円筒基体軸方向の中心には、貫通穴が設けられており、該貫通穴に挿入される貫通軸を備え、該貫通軸と該フランジ部材との嵌合部（第二嵌合部）は、該円筒基体軸方向に対して該円筒基体端部よりも内側に存在し、かつ、該第二嵌合部は、該円筒基体軸方向に対して該第一嵌合部と共有する領域を持つことを特徴とするフランジ部材。」
（２）「該第二嵌合部が、一つの該フランジに対して該円筒基体軸方向の離れた位置に複数形成されたことを特徴とする前記（１）に記載のフランジ部材。」
（３）「該第二嵌合部における嵌合しろ（二つの部材が嵌合して径方向に食い込む量）が該第一嵌合部における嵌合しろよりも大きくなるように形成されたことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のフランジ部材。」
（４）「該第二嵌合部における嵌合幅が該第一嵌合部における嵌合幅よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載のフランジ部材。」
（５）「前記（１）乃至（４）のいずれかに記載のフランジ部材を備えたことを特徴とする電子写真感光体。」
（６）「前記（５）に記載の電子写真感光体を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。」
（７）「前記（５）に記載の電子写真感光体を備えたことを特徴とする画像形成装置。」
【発明の効果】
【０００８】
以下の詳細かつ具体的な発明から明らかなように、本発明によるフランジ部材を製品に適用すると、当接部材の当接圧による感光体ドラムの撓み変形を抑えることができるという極めて優れた効果を奏する。
すなわち、本発明のフランジ部材においては、前記支点が感光体ドラム軸方向についてドラム端部より内側で、さらに前記力点と共有する領域を持つ位置に存在するような構造になっている。これによって、前記力点からの当接圧が前記支点に対して垂直またはそれに近い角度でかかることから、応力の流れがよりスムーズになる（応力が、円筒基体の変形を誘発し難いような方向に印加されるものになる）ので、フランジの曲がり変形を抑えられるため、結果として感光体ドラムの撓み変形を抑えることができる。
具体的には、円筒基体端部に圧入されたフランジ部材が前記のような第一嵌合部から受ける当接圧を、前記のような第二嵌合部に伝播させることによって、フランジの変形を抑え、その結果として円筒基体の撓み変形を抑えられる、という効果がある。
また、該第二嵌合部が、一つの該フランジに対して該円筒基体軸方向の離れた位置に複数形成された場合、つまり、当接圧の伝播先が増えた場合には、当接圧を分散させ、フランジの変形を軽減するという効果がある。
さらに、該第二嵌合部における嵌合しろ（二つの部材が嵌合して径方向に食い込む量）が該第一嵌合部における嵌合しろよりも大きくなるように形成された場合には、当接圧の伝播先である第二嵌合部における嵌合が伝播元である第一嵌合部よりも強固になることで、貫通軸が当接圧を吸収しやすくなり、フランジの変形を軽減する、という効果がある。  さらに、該第二嵌合部における嵌合幅が該第一嵌合部における嵌合幅よりも大きくなるように形成された場合には、当接圧の伝播先である第二嵌合部における当接圧の大きさが伝播元である第一嵌合部よりも小さくなることで、貫通軸への負荷が減少し、フランジの変形を軽減する、という効果がある、等々の顕著な効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例1におけるフランジ部材を用いた感光体ドラム端部の軸方向の断面図について説明する図である。
【図２】実施例2におけるフランジ部材を用いた感光体ドラム端部の軸方向の断面図について説明する図である。
【図３】は比較例1におけるフランジ部材を用いた感光体ドラム端部の軸方向の断面図について説明する図である。
【図４】は比較例2におけるフランジ部材を用いた感光体ドラム端部の軸方向の断面図について説明する図である。
【図５】本発明における実施例、比較例についてシミュレーション評価を行った結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、円筒基体、例えば感光体ドラムとの嵌合部を通して当接部品から伝わる当接圧を、その力の印加方向（応力は基本的には「テンシル量」の「マトリックス」であるため）上付近にある貫通軸との嵌合部へと伝播させることによって、自らの変形を抑え、その結果として感光体ドラムの撓み変形を抑えることのできるフランジ部材である。
【００１１】
本発明は、円筒基体の典型例としての感光体のプロセスカートリッジへの組み込みに際して、以下の特徴を有する。
要するに、従来のフランジ部材においては、貫通軸やベアリングによってフランジを支持する点（支点）が感光体ドラム端部よりも外側に位置していたため、フランジが当接部材からの当接圧を感光体ドラムとの嵌合部（力点）において受けたとき、その応力によって曲がりやすくなっており、それが感光体ドラムの撓み変形に繋がっていた。
【００１２】
その一方で、本発明のフランジ部材においては、前記支点が感光体ドラム軸方向についてドラム端部より内側で、さらに前記力点と共有する領域を持つ位置に存在するような構造になっている。これによって、前記力点からの当接圧が前記支点に対して垂直またはそれに近い角度でかかることから、応力の流れがよりスムーズになる」ことが特徴になっている。換言すれば、フランジ部材を付した円筒基体の他の所要機能に悪影響を与えることなしに、力点（円筒基体とフランジ部材の嵌合部）における変位量を最小化するように、作用点、支点、力点の各位置関係を保持するための構造を実現したもの、ともいうことができる。
上記記載の本発明の特徴について、以下の実施例にて詳細に解説する。
【実施例】
【００１３】
以下、の図１〜４を用いて、上述した本発明の効果を確認するために本発明者が行なったシミュレーション評価結果について説明する。以下の実施例、比較例の項目で述べる４種類のフランジをそれぞれ圧入した円筒基体の１例として感光体ドラムをプロセスカートリッジおよび画像形成装置に組み込んだ状態において、感光体ドラムにかかる応力の分布図をシミュレーションによって作成し、そこから感光体ドラムの撓み量（感光体ドラムのプロセスカートリッジおよび画像形成装置への組み込み前後における、感光体ドラム中央部と帯電ローラとのギャップの変位量）を算出することで評価を行った。
【００１４】
以下の内容は評価に使用した４種類のフランジ全てに共通する特徴である。
感光体ドラム端部を内側から把持する嵌合部（当接部品からの当接圧がはたらく力点）がある。
【００１５】
［実施例１］
図１は実施例１における円筒基体の例として感光体ドラムの様子を表したものである。実施例１で使用したフランジの特徴は以下のとおりである。
フランジ部材１ａは、その中心の貫通穴１fを通る貫通軸３との嵌合部Ｂ（第二嵌合部）によって支持される。
フランジ部材１ａは、また外側に感光体ドラム２と嵌合する嵌合部Ａ（第一嵌合部）を有し、感光体ドラム２は、フランジ部材１ａの該第一嵌合部（嵌合部Ａ）により支持される。フランジ部材１ａに対して当接圧がかかる力点Ａである。上記嵌合部Ｂによる支持部は、感光体ドラム２の軸方向についてドラム端部より内側で、さらに前記力点Ａと共有す
この実施例１のフランジ部材においては、貫通軸とフランジ部材との嵌合部Ｂ（貫通軸３によるフランジ部材１ａの支持部分）は、感光体ドラム２の軸方向上、感光体ドラム２とフランジ部材１ａとの嵌合部Ａ（第一嵌合部）と同位置にある。
図１に示される実施例１のフランジ部材においては、フランジ部材１ａの中心の貫通穴１ｆには、貫通軸３との嵌合部Ｂの他、感光体ドラム２の軸方向について内側に位置する内側非嵌合部Ｃ、外側に位置する外側非嵌合部Ｄが設けられており、また、側面蓋部１ｇ、貫通軸保護部１ｈが設けられている。そして、外側非嵌合部Ｄは、この側面蓋部１ｇ、貫通軸保護部１ｈを有する部分に設けられている。
【００１６】
［実施例２］
図２は実施例２における感光体の様子を表したものである。実施例２で使用したフランジの特徴は以下のとおりである。
フランジ部材１ｂは、その中心の貫通穴１ｆを通る貫通軸３との嵌合部（第二嵌合部Ｂ１，Ｂ２）によって支持される。
上記嵌合部Ｂ１、Ｂ２による支持部は、感光体ドラム２の軸方向についてドラム端部より内側で、さらに前記力点Ａ（第一嵌合部Ａ）と共有する領域を持つ位置に１ヶ所（第二嵌合部Ｂ１）、その位置よりさらにドラム中心に近い位置に１ヶ所（第二嵌合部Ｂ２）、の計２ヶ所存在する。実施例２において実施例１と共通する部分は、図２に見られるとおりであり、したがって説明を省略する。
【００１７】
［比較例１］
図３は比較例１における感光体の様子を表したものである。比較例1で使用したフランジの特徴は以下のとおりである。
外部から挿入されるベアリング４との嵌合部によって支持される（中心の貫通穴１ｆをとおる貫通軸は設けられない）。
上記支持部は、感光体ドラム軸方向についてドラム端部より外側に存在する。
【００１８】
［比較例２］
図４は比較例２における感光体の様子を表したものである。比較例２で使用したフランジの特徴は以下のとおりである。
中心の貫通穴１ｆを通る貫通軸３との嵌合部によって支持される。
上記支持部は、感光体ドラム軸方向についてドラム端部より外側に存在する。
【００１９】
以上の実施例、比較例についてシミュレーション評価を行った結果を図５のグラフ１に示す。
ここで、評価に用いた感光体ドラムはいずれもアルミ製で、肉厚は0.75mm（外径φ30mm, 内径φ28.5mm）、長さ３７４ｍｍのもの（（Ａ３ノビサイズに対応したもの）であり、比較例１においては参考値として外径Φ３０ｍｍ、長さ３４０ｍｍの感光体ドラム（Ａ３サイズに対応したもの）の評価も行った。なお、グラフ1中に記載した破線(変位量１５μｍ)は、この範囲よりも変位量が大きくなると、感光体ドラムの撓み量が大きくて異常画像の発生等の不具合が生じてしまう可能性が大きくなる境界ラインである。
なお、実施例、比較例の結果とそれぞれ用いられているフランジとの関係を以下の表１に示す。
【００２０】
【表１】
2014235364.tif 000003
※支持位置の「外側／内側」とは、ドラム軸方向における支持位置とドラム端部との関係を表す。
※支持位置が「内側」となる例は、ドラム軸方向において前記力点と共有する領域を常に含む。
【００２１】
フランジは、ポリエステル樹脂にマイカ（雲母）を強度アップのため配合した成形材料を、金型を用い成形することにより製造したが、本発明においては、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリオレフィン樹脂等を採用することもできる。
なお、感光体の帯電には、ローラ方式の帯電器を有する装置が用いられた。
【００２２】
上記の結果より、帯電ギャップ変位量１５μｍ以下における実施可能範囲について以下に例示する。
＜使用できる範囲＞；下記条件を全て満たすこと
・フランジの支持方法：貫通軸
・フランジの支持位置：ドラム軸方向において、ドラム端部より内側（前記力点と共有する領域を持つ）
＜好ましい範囲＞；下記条件を全て満たすこと
・＜使用できる範囲＞に記載の条件
・フランジの支持ヶ所数：２
【符号の説明】
【００２３】
１ａ：実施例１のフランジ部材 
１ｂ：実施例２のフランジ部材 
１ｃ：比較例１のフランジ部材
１ｄ：比較例２のフランジ部材
１ｆ：貫通穴
１ｇ：側面蓋部
１ｈ：貫通軸保護部
２：感光体ドラム
３：貫通軸
４：ベアリング
Ａ：感光体ドラムとフランジ部材との嵌合部（フランジ部材に対して当接圧がかかる力点）
Ｂ：貫通軸とフランジ部材との嵌合部（フランジ部材の支持部分）
Ｂ１：貫通軸とフランジ部材との嵌合部１（フランジ部材の支持部分）
Ｂ２：貫通軸とフランジ部材との嵌合部２（フランジ部材の支持部分）
Ｃ：内側非嵌合部
Ｄ：外側非嵌合部
Ｅ ：ベアリングとフランジ部材との嵌合部（フランジ部材の支持部分）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００９−６３９６７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０３６２７号公報
【特許文献３】特開２０１２−１０３６２８号公報
【図１】
2014235364.tif 000004
【図２】
2014235364.tif 000005
【図３】
2014235364.tif 000006
【図４】
2014235364.tif 000007
【図５】
2014235364.tif 000008