(57)【要約】【課題】  感光体ドラムの回転軸の倒れを防止し、画質不良の発生を防止した電子写真感光体を提供する。【解決手段】  感光体ドラム１と、感光体ドラム１の端部に設けられた開口部に嵌め込まれる嵌合部２１と、感光体ドラム１を回転可能に支持するシャフト３０と、シャフト３０と嵌合部２１とに取り付けられて、シャフト３０を支持するベース平面２４とを具備するドラムフランジ２０とを有している。ベース平面２４の嵌合部２１とシャフト３０側の取り付け位置が、シャフト３０の軸方向において異なっている。【選択図】        図６
2008083400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムと、
前記感光体ドラム端部に設けられた開口部に嵌合する嵌合部と、前記感光体ドラムを回転可能に支持するシャフトと、前記シャフトと前記嵌合部とに取り付けられて、前記シャフトを支持する第１支持部材とを具備するドラムフランジとを有し、
前記第１支持部材の前記嵌合部と前記シャフトとの取り付け位置が、前記シャフトの軸方向において異なることを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】
前記第１支持部材の前記嵌合部側の取り付け位置が、前記シャフト側の取り付け位置よりも前記感光体ドラム側にあることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体。
【請求項３】
前記第１支持部材は、前記感光体ドラム側に湾曲した面を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の電子写真感光体。
【請求項４】
前記シャフトと当接し、該シャフトを前記軸方向に支持する第２支持部材を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の電子写真感光体。
【請求項５】
前記第１支持部材は、前記感光体ドラムとは反対側に湾曲した面を含むことを特徴とする請求項４記載の電子写真感光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の導電性基体の外周面に有機材料を主成分とする感光層が形成された感光体ドラムと、この感光体ドラムの両端部の開口部に装着されたドラムフランジとを備えた電子写真感光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に一般的な感光体ドラム１の外観形状を示し、図２には、図１に示す感光体ドラム１をＸ−Ｘ’で切断した断面図を示す。
電子写真感光体は、円筒状の導電性基体上に光導電性を有する感光層を備えた感光ドラム１と、このドラムの両端に設けた開口部にドラムフランジ２を強固に結合させたものからなる。
【０００３】
感光体ドラム１に装着されるドラムフランジ２は、図２に示すように感光体ドラム１の端部に設けた開口に挿入され、開口部の内周面に勘合する嵌合部４と、回転駆動力を感光体ドラム１に伝えるためのギア部５と、感光体ドラム１の回転軸となるシャフト３と、シャフト３に接するシャフト当接部６と、嵌合部４とシャフト当接部６とをつなぎ、シャフト３を支持するベース平面７とを有している。
【０００４】
特許文献１には、回転駆動力をドラムに伝達する斜歯ギアに、この斜歯ギアの直径方向に荷重が加わった時の、斜歯ギアのたわみ量を小さくする技術を開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４１５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
感光体ドラム１の外周面近傍には、図３に示すように帯電ロール１１、露光装置１２、現像装置１３、転写ロール１４、剥離装置１５、クリーニング装置１６が配置される。これらの装置は、感光体ドラム１に対して精度よく位置決めしなければならない。例えば、現像装置１３は、感光体ドラム１との所定の間隔を維持するためのトラッキングロール１３２を設けて、現像装置１３の現像ロール１３１は、このトラッキングロール１３２を介して感光体ドラム１に当接させる。現像ロール１３１と感光体ドラム１とを当接させるときには、現像装置１３をバネ部材等によって付勢し、現像ロール１３１をトラッキングロール１３２を介して感光体ドラム１に当接させる。
また、感光体ドラム１に直接接触させる帯電ロール１１、転写ロール１４、クリーニング装置１６等の各部材は、これらの部材を機能させるためにある程度の荷重をかけて感光体ドラム１に接触させる必要がある。
【０００７】
このように感光体ドラム１に対して様々な荷重が加わることにより、回転軸となっているシャフト３が倒れ、感光体ドラム１の中心軸がずれてしまうという問題が生じる（図４参照）。上述した部材からの圧力によって、シャフト３に接するベース面７のうち、シャフト３に接する側が歪み、シャフト３に倒れが生じる。
【０００８】
シャフト３の倒れ量が大きいと、トラッキングロールを介在させずに感光体ドラム１に接している部材と感光体ドラム１との位置精度に狂いが生じてしまう。特に、露光装置のような感光体ドラムとの距離を精度よく保つ必要がある部材に対しては、フォーカスズレによる画質劣化の原因となる。
【０００９】
特許文献１の開示技術も回転軸の倒れに対しては効果が少ない。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、感光体ドラムの回転軸の倒れを防止し、画質不良の発生を防止した電子写真感光体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するために本発明の電子写真感光体は、感光体ドラムと、前記感光体ドラム端部に設けられた開口部に嵌め込まれる嵌合部と、前記感光体ドラムを回転可能に支持するシャフトと、前記シャフトと前記嵌合部とに取り付けられて、前記シャフトを支持する第１支持部材とを具備するドラムフランジとを有し、前記第１支持部材の前記嵌合部と前記シャフトとの取り付け位置が、前記シャフトの軸方向において異なる構成を備えている。
本発明によれば、感光体ドラムに加わる荷重に対して、シャフトの倒れを軽減することができる。従って、感光体ドラムの回転軸のずれを防止することができるので、露光装置のフォーカスボケを抑制し、画質の劣化を抑制することができる。
【００１２】
上記電子写真感光体において、前記第１支持部材の前記嵌合部側の取り付け位置が、前記シャフト側の取り付け位置よりも前記感光体ドラム側にあることを特徴としている。
従って、第１支持部材に加わる応力を分散させて、シャフトの倒れをより軽減させることができる。
【００１３】
上記電子写真感光体において、前記第１支持部材は、前記感光体ドラム側に湾曲した面を含むことを特徴としている。
従って、第１支持部材に加わる応力を分散させて、シャフトの倒れをより軽減させることができる。
【００１４】
上記電子写真感光体において、前記シャフトと当接し、該シャフトを前記軸方向に支持する第２支持部材を有することを特徴としている。
従って、シャフトの倒れに対する剛性を上げることができる。
【００１５】
上記電子写真感光体において、前記第１支持部材は、前記感光体ドラムとは反対側に湾曲した面を含むことを特徴としている。
従って、シャフトの倒れに対する剛性を上げることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、感光体ドラムの回転軸の倒れを防止し、画質不良の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例】
【００１８】
まず、図５に本実施例の感光体ドラム１の外観形状を示す。感光体ドラム１は、アルミ等の円筒状の導電性基体の表面に有機材料を主成分とする感光層が形成され、その両端の開口部には、ドラムフランジ２０が圧入または接着等により強固に結合されている。
【００１９】
次に、図６を参照しながらドラムフランジ２０について説明する。ドラムフランジ２０の外周面には、感光体ドラム１と勘合する嵌合部２１と、ギアが形成されたギア部２２とが形成されている。このギア部２２で回転駆動力を受け取って、シャフト軸方向へ働くモーメントを発生させ、感光体ドラム１をシャフト３０の軸を中心に回転させる。
【００２０】
また、ドラムフランジ２０の内部には、感光体ドラム１の回転軸となるシャフト３０が設けられ、このシャフト３０を、シャフト３０に当接したシャフト当接部２３と、ベース平面２４とで保持している。ベース平面（本発明の第１支持部材に該当する）２４は、シャフト当接部２３と、嵌合部２１とに接合または一体形成され、シャフト３０の倒れを防止している。なお、ドラムフランジ２０は、一般的にポリアセタール、ポリカーボネート、ＡＢＳなどの樹脂を材料とする。
【００２１】
感光体ドラム１には可視像を形成するための各プロセスの部材が相応の荷重で接触している。例えば、図３に示すように帯電を行う帯電ロール１１、転写を行う転写ロール１４、転写後に感光体ドラム１の表面に残留したトナーを回収するクリーニング装置１６のクリーニンクブレードは、感光体ドラム１に直接接する。
また、現像装置１３では、感光体ドラムと、静電的な電荷を付加されたトナーを搬送する現像ロール１３１とのクリアランスを確保するため、感光体ドラム軸方向両端部に現像ロール同軸上に配置されたトラッキングロール１３２が配置される。このトラッキングロール１３２は感光体ドラム１に接触してクリアランスを精度良く保つ構造となっている。
【００２２】
回転軸となるシャフト３には通常鉄等の金属が使用されており、ドラムフランジ２の材料である樹脂よりも剛性が高いため、応力はドラムフランジ２の回転軸となるシャフト３との接触部に集中する（金属が変形する量は樹脂の変形量に比べれば微小である）。感光体ドラム１は回転軸となるシャフト３の両端に勘合しているベアリングを支点として、各プロセスの部材からの荷重ベクトクが合算された方向に変位する。ドラムフランジ２が、外部からの荷重のベクトクが合算された方向に変位すると、感光体ドラムの回転中心の位置がずれた状態となり、露光工程でのフォーカスずれを起こし、解像度不良、諧調不良等の画質劣化を招く。
【００２３】
ドラムフランジ２のベース面２４の配置を変更して、シャフト３０の倒れ量（ｍｍ）を比較した。
まず、ドラムフランジのベース面２４を、シャフト３０の軸方向の内側（感光体ドラム１側）に平面で配置したドラムフランジ２０（図７参照）と、ドラムフランジ２０のベース面２４を、前述軸方向の外側（感光体ドラム１から離れた側）に平面で配置したドラムフランジ２０（図８参照）と、ドラムフランジ２０のベース面２４を、前述内側と外側の中間点、すなわち、軸方向の中間部に平面で配置したドラムフランジ２０（図９参照）とでシャフト３０の倒れ量（ｍｍ）を比較した。
【００２４】
比較はコンピュータ上で実施する構造解析にて行った。解析を行った標準モデルを図１０に示す。この標準モデルは、シャフト当接部２３と、嵌合部２１と、ベース面２４との厚さを２ｍｍ、シャフト３０の自由端長を２０ｍｍとし、嵌合部２１の感光体ドラム１側から１０ｍｍの高さの所で全周で拘束させ、シャフト３０の端部にシャフト軸方向と直角方向に１０Ｋｇｆの力で荷重を掛けた場合の荷重付加位置の変位量を比較した。
【００２５】
図１１に比較結果を示す。図８に示すベース面２４の位置が軸方向外側（感光体ドラムから離れた側）にあるものが、図７に示す軸方向内側（感光体ドラム側）にあるものや、図６に示す内側と外側の中間点にあるものよりも変位量が少ないことが分る。これはシャフト３が倒れる時の支点がベース面２４の位置であるために、ベース面２４から荷重付加位置までの距離が大きいほど変位量が大きくからである。
【００２６】
次に、図６に示すようにベース面２４のシャフト３０側位置を固定し、外周に向かって傾斜をつけた円錐状とした場合の傾斜角度（ａ）と、シャフト３０の倒れ量との関係を解析した。すなわち、シャフト３０の軸方向において、ベース平面２４の嵌合部２１側の取り付け位置（図６に示すｙ点）が、シャフト当接部２３側の取り付け位置（図６に示すｘ点）から離れるほど、ベース平面２４の傾斜角度（ａ）が大きくなる。
解析の結果を図１２に示す。ベース平面２４の嵌合部２１側の取り付け位置（図６に示すｙ点）と、シャフト当接部２３側の取り付け位置（図６に示すｘ点）とがシャフト３０の軸方向において離れており、ベース面２４に傾斜がついている場合の方がさらにシャフト３０の倒れ量が少なくなった。本実施例では、ベース面２４の傾斜角度（ａ）が約３０°以上でシャフトの倒れ量が少なくな安定した状態となり、約５０°程度で最小の倒れ量となることが分かる。
ベース面２４の変形応力方向は、シャフト３０が倒れる時のベース平面２４での支点を中心にしてシャフト３の回転方向に加わる。ベース面２４の傾斜が０°の場合、変形応力はベース面２４に対して直角に近い向きとなり、ベース面２４のシャフト３０に近い部分で応力が集中し、変形に対して弱くなる。
【００２７】
これに対してベース面２４の傾斜角度を大きくすると、シャフト３０が倒れる時のベース平面２４での支点を中心にしてシャフト３０の回転方向に加わる変形応力の方向と、ベース面２４とが角度を持つようになり、ベース面２４に加わる応力が分散されていくために、変位量が少なくなる。今回の実施例ではベース面２４の角度（ａ）を２０°以上とすることで大きな効果を得られることが分かった。
【００２８】
次に、図１３、図１４に示すようにベース面２４に傾斜をつけ、その傾斜面の軸側端点（図１３、図１４に示すｃ点）を固定し、ベース面２４の形状を円弧状とした。そして、シャフト３０の軸側端点ｃを通る円弧の接線（ｄ）と、基準直線ｅとのなす角度（ｂ）と、シャフト倒れ量との関係を解析した。基準直線ｅは、水平からの角度（ａ）を２０°と４０°とした。なお、図１３は、ベース平面２４が感光体ドラム１側に湾曲した状態を示し、図１４は、ベース平面２４が感光体ドラム１とは反対側に湾曲した状態を示す。
【００２９】
この結果、基準直線ｅの角度（ａ）が２０°の場合は＋１０°程度の円弧（すなわち、感光体ドラム１側に弧を描く円弧）、基準直線ｅの角度（ａ）が４０°の場合は０°程度で最小変位量となることが分かった。これは基準直線ｅの角度（ａ）に対して＋方向（すなわち、感光体ドラム１側）の角度（ｂ）の接線を持った円弧を形成することで、ベース面２４の角度（ａ）を増やすのと同じような効果が得られるためである。ただし４０°以上では基準の傾斜が十分にとれており、逆に湾曲させることにより応力に耐える突っ張り力が得られないと考えられる。
また、本実施例では、ベースとなる基準直線ｅの角度（ａ）を２０°、４０°で実施したが、他の角度でも同様の傾向であると推測できる。
【００３０】
次に、図１６に示すようにドラムフランジ２にリブ（本発明の第２支持部材に該当する）２５を放射状に配置して、ベース面２４の傾斜角度とシャフト倒れ量とを解析した。リブ２５は、シャフト３０と当接し、シャフト３０をシャフト３０の軸方向に支持している。リブ２５は、厚み１．５ｍｍで６０°の間隔で設けた。
なお、図１６（Ａ）には、ドラムフランジ２０をシャフト３０の軸方向から見た平面図を示し、図１６（Ｂ）には、（Ａ）に示すＢＢ’線で切断した断面の形状を示す。
【００３１】
解析の結果を図１７に示す。図１７に示すようにリブ２５が無い時と同様に、ベース面２４に傾斜をつけた方がシャフト３０の倒れ量が少なく、傾斜２０°程度が最小倒れ量となる。
これはリブ２５を付けた事によってシャフト３０が倒れる時の支点が軸方向内側（感光体ドラム１側）に移動し、ベース面２４の角度が小さくても変形応力方向とベース平面２４との角度を十分に小さく出来るためである。
【００３２】
次に、ドラムフランジ２０にリブ２５を６０°間隔で配置し、ベース面２４に傾斜をつけて、ベース面２４を図１３、図１４に示す円弧状とした。そして、シャフト３の軸側端点ｃを通る円弧の接線（ｄ）と、基準直線ｅとのなす角度（ｂ）と、シャフト倒れ量との関係を解析した。なお、基準直線ｅは、水平からの角度を２０°とした。
【００３３】
解析の結果を図１８に示す。図１８に示すように円弧の接線（ｄ）と、基準直線ｅとのなす角度（ｂ）が−１０°程度の時にシャフト３０の倒れ量が最小となる。すなわち、ベース平面２４が外側（感光体ドラム１側とは反対側）に弧を描く時にシャフト３０の倒れ量が最小となる。これも前記と同様の理由で、放射状のリブ２５によってシャフト３０が倒れる時の支点が軸方向内側（感光体ドラム１側）に移動し、変形応力方向のベース面２４との角度を十分に小さく出来るためである。
【００３４】
以上の解析結果により、ドラムフランジ２０内に形成されるベース平面２４は、ドラムフランジ２０の回転中心から外周に向かって傾斜をつけた円錐状とすることにより、シャフト３０の倒れに対する剛性を上げることができる。すなわち、ベース平面２４の嵌合部２１とシャフト当接部２３との取り付け位置が、シャフト３０の軸方向において異なっており、ベース平面２４の嵌合部２１側の取り付け位置が、シャフト当接部２３側の取り付け位置よりも感光体ドラム１側にあるとよい。
【００３５】
さらに、ドラムフランジ２０の回転中心から外周に向かって傾斜をつけたベース平面２４を、内側（感光体ドラム側）に凸形状をもつ湾曲面とすることによって、シャフト３０の倒れに対する剛性をさらに上げることが出来る。
【００３６】
また、放射状のリブ２５をドラムフランジ２０内に設けた場合には、傾斜を付けたベース平面２４を、外側（感光体ドラムとは反対側）に凸形状を持つ湾曲面とすることによって、シャフト３０の倒れに対する剛性を上げることができる。
【００３７】
なお、通常のドラムフランジ２０では、図１０に示すギア部２２や円筒状導電性基体との嵌合部２１は高精度が要求されるためにベース平面２４を製作しないことが望ましい。これは樹脂成型時に発生する熱収縮によるヒケ等の影響を前記高精度部分に出させないためである。
一方、ベース平面２４はこれまでの説明のように角度を付けたり、円弧状にすることによりシャフト倒れ剛性を上げることが出来る。これらを両立するために図１９に示すように傾斜を付けた面２００と、平面２０１を組み合わせたベース平面２４や、図２０に示すように傾斜をつけて湾曲させた面２０２と、平面２０１とを組み合わせたベース平面２４とすることにより、剛性を高め、嵌合部を高精度に製造することができる。
【００３８】
上述した実施例は本発明の好適な実施の一例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、ベース平面２４のシャフト当接部２３側の取り付け位置と、嵌合部２１側の取り付け位置とが感光体ドラムの軸方向において大きく離れていなければ、ベース平面２４のシャフト当接部２３側の取り付け位置が、嵌合部２１側の取り付け位置よりも感光体ドラム側にあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】感光体ドラムの外観形状を示す図である。
【図２】図１に示すＸＸ’線で切断した断面の形状を示す図である。
【図３】感光体ドラム周辺部の配置構成を示す図である。
【図４】感光体に加わる圧力によってシャフトが曲がった様子を示す図である。
【図５】感光体ドラムの外観形状を示す図である。
【図６】ドラムフランジの断面図であり、ベース平面の取り付け位置が、シャフト側と嵌合部側で異なる形態を示す図である。
【図７】ドラムフランジの断面図であり、ベース平面を感光体側に取り付けた形態を示す図である。
【図８】ドラムフランジの断面図であり、ベース平面を感光体から離れた側に取り付けた形態を示す図である。
【図９】ドラムフランジの断面図であり、ベース平面をシャフト軸方向の中間点に取り付けた形態を示す図である。
【図１０】構造解析に使用した標準モデルを示す図である。
【図１１】ベース平面の位置とシャフトの倒れ量との関係を示す図である。
【図１２】ベース平面の角度とシャフトの倒れ量との関係を示す図である。
【図１３】感光体ドラム側に湾曲させたベース平面を取り付けたドラムフランジの断面図である。
【図１４】感光体ドラムとは反対側に湾曲させたベース平面を取り付けたドラムフランジの断面図である。
【図１５】ベース平面の湾曲度合いと、シャフトの倒れ量との関係を示す図である。
【図１６】放射状のリブを取り付けたドラムフランジを示す図であり、（Ａ）はシャフトの軸方向から見た図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢＢ’線で切断した断面の形状を示す図である。
【図１７】放射状のリブを設けた場合の、ベース平面の傾斜角度と、シャフトの倒れ量との関係を示す図である。
【図１８】放射状のリブを設けた場合の、ベース平面の湾曲度合いと、シャフトの倒れ量との関係を示す図である。
【図１９】傾斜を付けた面と、平面を組み合わせたベース平面２４を示す図である。
【図２０】傾斜を付けた円弧状の面と、平面を組み合わせたベース平面を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  感光体ドラム
２、２０  ドラムフランジ
３、３０  シャフト
４、２１  嵌合部
５、２２  ギア部
６、２３  シャフト当接部
７、２４  ベース平面
【図１】
2008083400.tif 000003
【図２】
2008083400.tif 000004
【図３】
2008083400.tif 000005
【図４】
2008083400.tif 000006
【図５】
2008083400.tif 000007
【図６】
2008083400.tif 000008
【図７】
2008083400.tif 000009
【図８】
2008083400.tif 000010
【図９】
2008083400.tif 000011
【図１０】
2008083400.tif 000012
【図１１】
2008083400.tif 000013
【図１２】
2008083400.tif 000014
【図１３】
2008083400.tif 000015
【図１４】
2008083400.tif 000016
【図１５】
2008083400.tif 000017
【図１６】
2008083400.tif 000018
【図１７】
2008083400.tif 000019
【図１８】
2008083400.tif 000020
【図１９】
2008083400.tif 000021
【図２０】
2008083400.tif 000022