感光ドラムユニット
【課題】画像形成時には全振れが小さく、低コストで生産性良く製造できる感光ドラムユニットを提供する。
【解決手段】感光体４０１の端面４０６には、フランジ４０２が突き当たる部分に、斜面４０８を有する凹部４０７を、フランジ４０２には凹部４０７の斜面４０８と接触する斜面４１０を有する凸部４０９を形成する。組み付け時は、感光体４０１の凹部４０７とフランジ４０２の凸部４０９で位置だしができるため、感光ドラムユニット４００の全振れが小さい。更に、低温環境に保管されても、感光体４０１の凹部４０７とフランジ４０２の凸部４０９が互いの斜面を伝って移動可能とすることで、使用環境では、感光ドラムユニット４００は全振れが小さい状態になる。また、組み付け時には、専用装置を必要とせず容易に作業できるため、作業性良く低コストで生産できる。
【解決手段】感光体４０１の端面４０６には、フランジ４０２が突き当たる部分に、斜面４０８を有する凹部４０７を、フランジ４０２には凹部４０７の斜面４０８と接触する斜面４１０を有する凸部４０９を形成する。組み付け時は、感光体４０１の凹部４０７とフランジ４０２の凸部４０９で位置だしができるため、感光ドラムユニット４００の全振れが小さい。更に、低温環境に保管されても、感光体４０１の凹部４０７とフランジ４０２の凸部４０９が互いの斜面を伝って移動可能とすることで、使用環境では、感光ドラムユニット４００は全振れが小さい状態になる。また、組み付け時には、専用装置を必要とせず容易に作業できるため、作業性良く低コストで生産できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置における感光ドラムユニットに関するもので、特に円筒状の感光体とその両端に嵌めるフランジの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザービームプリンターなどの電子写真方式を採用した画像形成装置、いわゆる電子写真装置は、感光体と、感光体を帯電するための帯電手段と、帯電された感光体に静電潜像を形成するための露光手段と、を有する。電子写真装置は、さらに、感光体に形成された静電潜像を現像剤担持体に担持された現像剤により現像して現像像を形成するための現像手段と、感光体に形成された現像像を転写材（紙等）に転写するための転写手段とを有するものが一般的である。
このような電子写真装置においては、感光体は、一般的に円筒状の基体の外周面に感光層が設けられ、両端に軸または軸受部を有するフランジやギヤ等（以下、「フランジ」と略す）を嵌合させて感光ドラムユニットとする。そして、感光体はその軸を中心として回転する構成となっている。
感光ドラムユニットの例を、概略図として図１および図２に示す。感光ドラムユニット１００は、円筒状の感光体１０１、軸１０５を有するフランジ１０２、ステー１０３およびネジ１０４で構成される。そして、感光体１０１の両端にフランジ１０２を嵌合させ、フランジ１０２で感光体１０１を挟んで固定されている。
【０００３】
感光体の円筒精度が良くない場合や、感光ドラムユニットの軸が偏芯している状態であると、感光ドラムユニットを画像形成装置に組み込んで回転させた場合に感光体の外周が画像形成中に振れてしまう。すると、感光体と現像手段との距離が一定に保てず、現像時において画像濃度ムラが生じ良好な画像が得られない。更に、感光体の外周の周速にムラが発生するため、転写時等において画像ずれ（特にカラー画像において転写位置がずれ、色がにじんでしまう現象）を生じ、良好な画像が得られないという問題が発生する。
そのため、感光ドラムユニットにおいて、全振れの値を小さくする必要がある。全振れの値は、感光ドラムユニット軸を基準として回転させたときの外周最大部と外周最小部二つの同軸外接円筒径の差、「ＪＩＳ−Ｂ００２１：１９９８ １８．１６．１円周方向の全振れ公差」に相当する。
【０００４】
感光ドラムユニットの全振れを低減させるには、感光ドラムユニットの軸の偏芯を小さくすること、つまり感光体にフランジを嵌合させる際の精度を向上させること、更にその状態が維持されるように固定することが必要である。
【０００５】
感光体とフランジの嵌合時の精度を向上させる方法として、
（１）感光体の両端内面にインロー加工（図１および図２の１０６）を施し、インロー加工部にフランジを嵌め合わせる方法、が知られている。
また、円筒状基体とフランジの接続・固定方法としては、
（２）円筒状基体の端部を加熱膨張させた状態で内側にフランジを挿入し固定する方法（例えば、特許文献１参照）、
（３）円筒状基体の端部内側にフランジを挿入、フランジに凹部を設け、その凹部に円筒状基体の端部を折り曲げ加工して結合するもの（例えば、特許文献２参照）、
（４）円筒状基体の端部内側にフランジを挿入、フランジの固定用部材が法線方向に突出するもの（例えば、特許文献３参照）
等が知られている。
【特許文献１】特開平１０−２８８９１４号公報
【特許文献２】特許第３２５３１８６号公報
【特許文献３】特開２００２−１３２０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、上記のような方策により、感光ドラムユニットの全振れの低減が図られてきた。しかし、近年の電子写真装置は高解像度化やフルカラー化が進んでおり、感光ドラムユニットは更なる高精度化が要求されている。具体的には、感光ドラムユニットが電子写真装置内で、画像形成で使用されるまでにどのような環境で保管されたとしても、画像形成時には全振れが小さい状態であることが要求されている。更に、そのような感光ドラムを低コストで生産性よく製造できることが望まれている。
【０００７】
しかし、上述したような従来技術では、感光ドラムユニットの更なる高精度化を実現させるには、以下の様な課題が生じる。
上記（１）の様に、感光体の両端内面インロー加工部にフランジを嵌め合わせる場合、嵌め合い公差や加工公差があるために、フランジにガタツキが生じる。更に、組み付け時から、振動や温度変化で感光体とフランジとの軸がずれる可能性がある。
上記（２）、（３）の様に、感光体の端部を加熱膨張させた状態でフランジを挿入する場合や感光体端部を折り曲げ加工する場合、専用装置が必要で生産コストが上昇する。感光体端部に変形が生じ、感光体とフランジとの軸がずれる可能性がある。
上記（４）の様に、フランジの固定用部材で固定する場合、フランジの構造が複雑になってコストが上昇する。固定用部材がゴムのごとき弾性部材の場合、十分に固定できず、感光体とフランジとの軸がずれる可能性がある。
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであり、画像形成時には全振れが小さく、更に低コストで生産性良く製造できる感光ドラムユニット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】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明に係る感光ドラムユニットは、円筒状の感光体と、前記感光体の両端に嵌めるフランジと、前記感光体の内部で前記両端のフランジで前記感光体を挟んで固定するためのステーとを有する感光ドラムユニットにおいて、前記感光体の端面には、前記フランジが突き当たる部分に斜面を有する凹部が形成され、かつ、前記フランジには、前記凹部の斜面と接触する斜面を有する凸部が形成され、前記凹部は、周方向全周に渡って形成され、内径が前記端面に向かって連続的に小さくなる斜面となっており、使用環境において前記感光ドラムユニットの温度が変化する際に、前記感光体の端面の凹部と前記フランジの凸部が互いの斜面を伝って移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、組み付け時には、感光体端面凹部とフランジ凸部の互いの斜面が接触することによって位置だしができるため、感光ドラムユニットの偏芯が小さく、全振れが小さい。
また、使用環境において、感光ドラムユニットが温度変化する際に、感光体端面凹部と前記フランジ凸部が互いの斜面を伝って移動することで、感光ドラムユニットの偏芯が小さく、全振れが小さい。
また、予め感光体端面とフランジにそれぞれ凹部と凸部を加工しておけば、組み付け時に専用装置を必要とせず、容易に組み付けできるため、作業性良く低コストで生産できる。
更に、感光ドラムユニットは容易に分解できるため、まだ使用可能な部品は再利用できる等のリサイクル性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
図４および図５は、本発明の一実施形態を示す概略図である。図４は感光ドラムユニット４００の片端部の断面を示す概略図で、図４（ａ）は感光体４０１へのフランジ４０２の組み付け前、図４（ｂ）は組み付け、固定後を示す。なお、両端は同じ構成であるため、逆側の片端部の説明は省略する。図５は、フランジ４０２の感光体４０１に突き当てる側を示す概略図で、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は上面図を示す。
感光体４０１の円筒状の基体の材質は、電気伝導率が良好であり、加工性や製造コストに優れるなどの理由で、一般的にアルミニウムまたは３０００系、５０００系、６０００系などのアルミニウム合金が用いられる。
【００１１】
円筒状の管材の製造は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いる場合、押出、引抜、矯正等の工程を経て製造された管材を所定の長さに切断する方法が一般的である。そして、高精度な円筒状基体が要求される場合は、円筒状の管材に対して、旋盤による両端および外周面の切削加工が行われる。具体的には、両端加工は、端部内面のインロー加工や、長さ合わせ、面取り加工等、外周面加工は外径寸法や表面粗さを所定の値にするために実施される。両端加工は、一台の旋盤で両端同時に行うことが、インロー加工部や面取り部の両端同軸度を小さくでき、感光ドラムユニットの全振れ低減の点から望ましい。また、外周面加工は、両端加工後のインロー加工部や面取り部を加工基準として行うことが、内外周の同軸度を小さくすることでき、感光ドラムユニットの全振れ低減の点から望ましい。
【００１２】
感光体４０１は円筒状の基体の外周面に感光体材料が形成されてなり、ＣＶＤ法等により形成したａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）感光体のような無機感光体や、電荷発生材料と電荷輸送材料とを組み合わせ、塗布形成した有機感光体等があげられる。
一方、フランジ４０２は、接地電極を装着した樹脂材料や導電性樹脂材料、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鉄、ステンレスなどの導電性金属材料が一般的に用いられる。本発明では、導電性を確保し、フランジ４０２の凸部４０９の強度の点や、加工性や製造コストに優れるなどの理由で、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鉄、ステンレスの金属材料で、熱膨張係数が感光体４０１の円筒状の基体の熱膨張係数以下であることが望ましい。
【００１３】
ステー４０３は、本発明では、両端のフランジ４０２で感光体４０１を挟み込み、フランジ４０２をネジ４０４で固定するのに十分な強度を有することが必要である。更に、加工性や製造コストに優れるなどの理由で、鉄、ステンレスが望ましく、熱膨張係数が感光体４０１の円筒状基体より小さいことが望ましい。ステー４０３の形状については特に制限は無いが、感光ドラムユニット４００は回転体であることから、軽量であること、ステーの４０３の重心が感光ドラムユニットの回転軸中心付近にあることが望ましい。なお、ステー４０３の長さは、両端のフランジ４０２で感光体４０１を挟み込んでネジ４０４で固定するため、感光体４０１を挟んだ状態で、両端のフランジ４０２間の距離よりも短いことが必要である。
このような、感光体４０１、フランジ４０２、ステー４０３の組み合わせにおいて、本発明の感光ドラムユニットは、偏芯、全振れを小さくする効果を発揮する。
【００１４】
感光ドラムユニット４００に関して詳しく説明する。
円筒状の感光体４０１は、端部内面にインロー加工４１１が施されている。感光体４０１の端面４０６（本実施形態では、感光体４０１の端部であってフランジ４０２を突き当てる面を端面という）には、全周に渡って溝状の凹部４０７が形成されている。凹部４０７の内径は、端面４０６に向かって連続的に小さくなって、斜面４０８を形成している。すなわち、凹部４０７の幅が、端面４０６に向かって広がると共に、少なくとも凹部４０７を構成する面であって、感光体４０１の中心軸側の面が斜面４０８となっている。また、軸４０５を有するフランジ４０２には、凸部４０９が形成されている。凸部４０９は、斜面４１０を有する。斜面４１０は、感光体４０１の凹部４０７の斜面４０８に突き当たる。フランジの凸部は、周方向にほぼ均等配置で３個所以上に形成されていることが好ましく、図５（ａ）および（ｂ）に示す例では、凸部４０９はフランジ４０２の周方向にほぼ均等配置で３個所形成されている。
【００１５】
つまり、角度Ａは、約１２０°である。そして、両端のフランジ４０２で感光体４０１を挟み込み、フランジ４０２をステー４０３にネジ４０４で固定することで、感光ドラムユニット４００が完成する。感光体４０１のインロー加工４１１の内径部とフランジ４０２の外径部は、嵌め合い公差があるため接触せず、感光体４０１の凹部４０７の斜面４０８とフランジ４０２の凸部４０９の斜面４１０が接触する状態にある。
この時、感光体４０１の外周面と斜面４０８の同軸度、フランジ４０２の軸４０５と斜面４１０の同軸度が十分小さければ、この状態で、感光体４０１とフランジ４０２の軸ずれは小さい。
感光体４０１の外周面と斜面４０８の同軸度を十分小さくすることは、前述の、感光体４０１の円筒状基体の両端加工時に、同時に凹部４０７を形成することで達成できる。フランジ４０２の軸４０５と斜面４１０の同軸度を十分小さくすることは、フランジ４０２を旋盤およびフライス盤で切削加工する際に、軸４０５基準で凸部４０９を形成することで達成できる。
このような加工を施した感光体４０１、フランジ４０２を用いることで、感光ドラムユニット４００の軸の偏芯を小さく組み付けることが容易にでき、全振れを小さくすることができる。
【００１６】
次に、感光ドラムユニット４００が温度変化した際について述べる。
感光ドラムユニット４００の組み付けは、一般的に室温（１５〜３０℃程度）で作業が行われる。また、電子写真装置内には定着手段のごとき発熱源があり電子写真装置機内温度は室温より高い。更に、電子写真装置によっては高湿下における画像流れの発生を防止するため、感光ドラムユニット４００内にヒーターを組み込んで感光ドラムユニットを高温に保っている場合もある。そのため感光ドラムユニット４００の使用環境温度は一般的には１５〜５０℃となる。
また、電子写真装置や感光ドラムユニットの輸送中においてはおおよそ−２０℃の低温環境となる場合がある。
つまり、室温で感光ドラムユニットを組み付けた後に、輸送中に−２０℃程度までの低温環境になった場合でも、感光ドラムユニットの使用環境において、感光ドラムユニット４００の偏芯、全振れが小さいことが必要である。
【００１７】
図６は温度変化した際の、感光ドラムユニット４００の端部の状態を模式的に示した図で、図６（ａ）は低温環境時、図６（ｂ）は使用環境時を示す。本発明では、感光体４０１の基体の熱膨張係数は、フランジ４０２の熱膨張係数以上で、ステー４０３の熱膨張係数より大きい。
したがって、低温環境では、感光体４０１の端部はフランジ４０２以上に内周方向に縮み、感光体４０１はステー４０３よりも大きく母線方向に縮む。そのため、組み付け時には接触していた感光体４０１の斜面４０８とフランジ４０２の斜面４１０との間にガタツキが生じる。つまり、感光ドラムユニット４００は偏芯、全振れが大きい状態になる。
低温から室温に戻る時には、感光体４０１の端部はフランジ４０２以上に外周方向に伸び、感光体４０１はステー４０３よりも大きく母線方向に伸びて、感光体４０１の斜面４０８とフランジ４０２の斜面４１０が接触する。そして、感光体４０１の斜面４０８とフランジ４０２の斜面４１０が、互いの斜面を伝って移動し、自然に組み付け時の位置に戻り、組み付け時の偏芯、全振れの精度が維持される。すなわち、感光体４０１の端面の凹部とフランジの凸部は、互いの斜面を伝って移動可能になっている。
【００１８】
更に、使用中に電子写真装置内の温度が上昇すると、感光体４０１の端部はフランジ４０２以上に外周方向に伸びようとし、感光体４０１はステー４０３よりも大きく母線方向に伸びようとする。そのため、感光体４０１とフランジ４０２はより締まる方向に力が作用し、感光体４０１の斜面４０８とフランジ４０２の斜面４１０は接触した状態のままであって、組み付け時の偏芯、全振れの精度が維持される。
なお、感光体４０１とステー４０３の熱膨張係数の違いによる母線方向の伸縮による応力をある程度吸収出来るように、ステー４０３は弾性に富む構造にするのが望ましい。例えば図６（ａ）および（ｂ）に示すように、ステー４０３とフランジ４０２に隙間をもたせて、ステー４０３のフランジ４０２に近接する部分６０１がたわみ易い構造にする方法が挙げられる。また、このような構造にすることにより、フランジ４０２を感光体４０１に固定する際に、適度な張力をもたせる事が出来る。
【００１９】
なお、本実施形態では、フランジ４０２は図５に示す形状を用いたが、凸部４０９が３個所でなくても、つまり４個所以上でも、同様の効果が得られる。また、図７に示すフランジ構成でもよい。
図７は、フランジ７０２の感光体４０１に突き当てる側を示す概略図で、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は断面図を示す。フランジ７０２は、感光体４０１の凹部４０７に突き当たる部分に凸部７０９が形成され、斜面７１０を有している。凸部７０９はフランジ７０２の周方向に全周に渡って形成されている。
また、本実施形態では、感光体４０１の端部内面にインロー加工４１１を施し、その端面４０６に溝状の凹部４０７が形成しているが、図８および図９の構成でも良い。
図８は、感光ドラムユニット８００の片端部の断面を示す概略図で、図８（ａ）は感光体８０１へのフランジ８０２の組み付け前、図８（ｂ）は組み付け、固定後を示す。感光体８０１はインロー加工８１１が施されているが、フランジ８０２が突き当たる端面８０６の位置が感光ドラムユニット４００と異なっている。
図９は、感光ドラムユニット９００の片端部の断面を示す概略図で、図９（ａ）は感光体９０１へのフランジ９０２の組み付け前、図９（ｂ）は組み付け、固定後を示す。感光体９０１はインロー加工が施されておらず、フランジ９０２が突き当たる端面９０６の位置が感光ドラムユニット４００と異なっている。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、以下の説明では上述した実施形態において示したのと同じ部分に対しては、同じ符号を用いて説明する。
また、以下の実施例および比較例では、感光体の円筒状の基体の材料となる管材には、外径１０９ｍｍ、内径９８ｍｍ、長さ３６０ｍｍアルミニウム製を使用した。
また、フランジは鉄製を用い、凸部は旋盤およびフライス盤で切削加工により形成した。ステーにも鉄製を用い、厚さ１ｍｍの板材を折り曲げ加工し、両端にネジ溝を切ってフランジを固定できるようにした。
【００２１】
（実施例１）
図４および図５に示す感光ドラムユニット４００を作製した。
管材を両端加工用旋盤にセットし、管材の内部を保持した状態で、管材の長さが３５８ｍｍになるように切削加工を施した。次いで、管材の端部内周に深さ１３ｍｍ、内径１００．０５ｍｍのインロー加工を施した。つまり、管材の内周面とインロー内周面との段差は約１ｍｍである。更に、インロー加工後の端面４０６の全周に、深さ１ｍｍでインロー内周面と斜面４０８の角度が４５°をなす溝状の凹部４０７を形成した。
上記加工を施した管材を、外周面加工用旋盤にセットし、インロー加工面を基準として外周面を切削加工し、外径１０８ｍｍとした。
こうして得られた感光体の円筒状の基体に、ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ感光層を形成し、感光体４０１を作製した。
一方、フランジ４０２は、フランジ用の部材に予め軸４０５を旋盤で作製した後、軸４０５を加工基準として旋盤にセットし、外径を１００ｍｍに切削加工を施した。更に、高さ１ｍｍ、外周部と斜面４１０の角度が４５°をなす凸部を外周部全周に切削加工で作製した。その後、凸部の不要な部分をフライス盤で切削加工して削除し、幅５ｍｍの凸部４０９を、角度Ａ＝１２０°周方向均等配置で３個所形成した。
上記感光体４０１、フランジ４０２、ステー４０３、ネジ４０４、および感光体内周面に加温用のシート状のドラムヒーター（不図示）を、室温（２０℃）で組み付けて、感光ドラムユニット４００を１０台作製した。
【００２２】
得られた感光ドラムユニット４００は、「全振れ」で評価を行った。
「全振れ」の評価について、図１４に測定の概略図を示す。感光ドラムユニット４００の両端の軸４０５を２台のＶブロック１４０１で受け、ダイヤルゲージ１４０２および１４０３を、感光体４０１の端部から１０ｍｍ離れた位置の外周面にあてる。そして、感光ドラムユニット４００を１回転させた時の、ダイヤルゲージ１４０２および１４０３の指示値の最大値と最小値を測定し、その差の大きい方を全振れとした。測定は、以下の条件で行った。
測定１：組み付け後室温（２０℃）
測定２：測定１の後に感光ドラムユニットを低温（−２０℃）で４時間冷却後、室温（２０℃）に戻して測定
測定３：測定２の後に感光ドラムユニットをドラムヒーターで高温（５０℃）に加熱し、高温状態で測定
「全振れ」の評価は、測定１〜３の各全振れについて、作製した１０台の感光ドラムユニット４００の平均値を算出し、後述の比較例の測定１の評価結果を１００とした時の相対評価で実施した。つまり、評価結果は数字が小さいほど良い。
【００２３】
各評価結果のランク付け
以下に示す基準でランク付けを行った。
Ａ ・・・３０未満
Ｂ ・・・３０以上５０未満
Ｃ ・・・５０以上７０未満
Ｄ ・・・７０以上９０未満
Ｅ ・・・９０以上１１０未満（変化なし）
Ｆ ・・・１１０より大きい
結果を表１に示す。
【００２４】
（実施例２）
実施例１に対して、フランジを図７に示す形状に変更した。具体的には、フランジ７０２は、外径１００ｍｍで、凸部７０９は高さ１ｍｍ、フランジ７０２の外周部と斜面７１０の角度が４５°をなし、周方向全周に渡って形成している。つまり、実施例１のフライス盤での切削工程を行っていない。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００２５】
（実施例３）
図８に示す感光ドラムユニット８００を作製した。
感光ドラムユニット８００は、実施例１の感光ドラムユニット４００に対して、感光体にフランジが突き当たる位置が異なるため、感光体の凹部およびフランジの凸部の位置が異なる。
管材を両端加工用旋盤にセットし、実施例１と同様にインロー加工まで施した後、端面８０６全周に、深さ１ｍｍでインロー内周面と斜面８０８の角度が４５°をなす溝状の凹部８０７を形成した。
上記加工を施した管材を、実施例１と同様に外周面加工および感光層を形成し、感光体８０１を作製した。
【００２６】
一方、フランジ８０２も実施例１と同様に切削加工で作製した。但し、フランジ８０２は、外径１０８ｍｍ、インロー嵌合部外径１００ｍｍで、凸部８０９は高さ１ｍｍ、フランジ８０２の外周部と斜面８１０の角度が４５°をなし、幅５ｍｍのものを、１２０°周方向均等配置で３個所形成した。
上記感光体８０１、フランジ８０２、ステー８０３、ネジ８０４、および感光体内周面に加温用のシート状のドラムヒーター（不図示）を、室温（２０℃）で組み付けて、感光ドラムユニット８００を１０台作製した。
得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００２７】
（実施例４）
図９に示す感光ドラムユニット９００を作製した。
感光ドラムユニット９００は、実施例３の感光ドラムユニット８００に対して、感光体にインロー加工が施されておらず、感光体およびフランジの形状が異なる。
管材を両端加工用旋盤にセットし、実施例１と同様に管材の長さ加工まで施した後、管材の端部内周にＣ１ｍｍの面取り加工９１１を行った。次いで、端面９０６全周に、深さ１ｍｍで管材内周面と斜面９０８の角度が４５°をなす溝状の凹部９０７を形成した。
上記加工を施した管材を、外周面加工用旋盤にセットし、端面９０６とＣ１ｍｍ面取り加工部９１１がなす稜線を基準として外周面を切削加工し、外径１０８ｍｍとした。
こうして得られた感光体の円筒状の基体に、実施例１と同様に感光層を形成し、感光体９０１を作製した。
【００２８】
一方、フランジ９０２も実施例１と同様に切削加工で作製した。但し、フランジ９０２は、外径１０８ｍｍで、凸部は高さ１ｍｍ、フランジ９０２の外周部と斜面９１０の角度が４５°をなし、幅５ｍｍのものを、１２０°周方向均等配置で３個所形成した。
上記感光体９０１、フランジ９０２、ステー９０３、ネジ９０４、および感光体内周面に加温用のシート状のドラムヒーター（不図示）を、室温（２０℃）で組み付けて、感光ドラムユニット９００を１０台作製した。
得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例５）
実施例１に対して、フランジを図１０に示す形状に変更した。具体的には、フランジの凸部の位置を１２０°周方向均等配置から、図１０に示す配置にしている。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例６）
実施例１に対して、フランジを図１１に示す形状に変更した。具体的には、フランジの凸部の位置を１２０°周方向均等配置から、図１１に示す配置にしている。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例７）
実施例１に対して、フランジを図１２に示す形状に変更した。具体的には、フランジの凸部を４個所形成し、９０°周方向均等配置にしている。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例８）
実施例１に対して、フランジを図１３に示す形状に変更した。具体的には、フランジの凸部を４個所形成し、凸部の位置を図１３に示す配置にしている。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３３】
（比較例）
図３に示す感光ドラムユニット３００を作製した。
管材を両端加工用旋盤にセットし、実施例１と同様にインロー加工まで施した。
得られた感光体の円筒状の基体に、実施例１と同様に外周面加工および感光層を形成し、感光体３０１を作製した。
一方、フランジ３０２は、外径１００ｍｍのものを使用した。
上記感光体３０１、フランジ３０２、ステー３０３、ネジ３０４、および感光体内周面に加温用のシート状のドラムヒーター（不図示）を、室温（２０℃）で組み付けて、感光ドラムユニット３００を１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１から、本発明により、測定１〜３について、各実施例は比較例に対して良化した。
測定１では、感光体に凹部とフランジに凸部を設けることで組み付け精度が向上しているため、感光ドラムユニットは偏芯が小さく、全振れが小さくなった。特に、実施例２、７が良好である。このことから、フランジの凸部の数を増やすあるいは全周に形成することで、組み付け精度が更に向上することがわかる。
測定２、３でも、各実施例は比較例に対して良い。このことから、感光体に凹部とフランジに凸部を設けることで、低温環境に置かれても、室温〜高温の使用環境では、感光ドラムユニットは偏芯が小さく、全振れが小さい状態になっていることがわかる。特に、実施例１〜４、７、８は、測定１とほぼ同じ値を示した。つまり、低温環境に置かれても、室温〜高温の使用環境では、組み付け時の状態に戻っている。特に、実施例２、７が良好である。これは、フランジの凸部の数を増やすあるいは全周に形成することで、感光体の凹部の斜面とフランジの凸部の斜面との接触面積が増え、温度上昇時に感光体の端部周方向により均等に力が働くためと考えられる。それに対して、実施例５、６はやや悪化しているが、これはフランジの凸部が周方向に均等配置でないため、温度上昇時に感光体の端部周方向に均等に力が働かないことによると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の感光ドラムユニットの例を示す概略図である。
【図２】従来の感光ドラムユニットの例を示す概略図である。
【図３】比較例の感光ドラムユニットを示す概略図である。
【図４】本発明に係る感光ドラムユニットの一例を示す概略図である。（ａ）はフランジ４０２を感光体４０１へ組み付ける前の状態、（ｂ）は組み付けて固定した後の状態を示す。
【図５】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図を示す。
【図６】温度変化時の、本発明の感光ドラムユニット端部の状態を模式的に示す図である。（ａ）は低温環境時、（ｂ）は使用環境時を示す。
【図７】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図を示す。
【図８】本発明に係る感光ドラムユニットの一例を示す概略図である。（ａ）は感光体８０１へのフランジ８０２の組み付け前、（ｂ）は組み付け、固定後を示す。
【図９】本発明に係る感光ドラムユニットの一例を示す概略図である。（ａ）は感光体９０１へのフランジ９０２の組み付け前、（ｂ）は組み付け、固定後を示す。
【図１０】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。
【図１１】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。
【図１２】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。
【図１３】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。
【図１４】全振れ評価の概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００、３００、４００、８００、９００ 感光ドラムユニット
１０１、３０１、４０１、８０１、９０１ 感光体
１０２、３０２、４０２、７０２、８０２、９０２ フランジ
１０３、３０３、４０３、８０３、９０３ ステー
１０４、３０４、４０４、８０４、９０４ ネジ
１０５、３０５、４０５、８０５、９０５ 軸
１０６、３０６、４０６、８０６、９０６ 端面
３０７、４１１、８１１ インロー加工部
４０７、８０７、９０７ 凹部
４０８、８０８、９０８ 凹部の斜面
４０９、７０９、８０９、９０９ 凸部
４１０、７１０、８１０、９１０ 凸部の斜面
９１１ Ｃ１ｍｍ面取り加工部
１４０１ Vブロック
１４０２、１４０３ ダイヤルゲージ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置における感光ドラムユニットに関するもので、特に円筒状の感光体とその両端に嵌めるフランジの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザービームプリンターなどの電子写真方式を採用した画像形成装置、いわゆる電子写真装置は、感光体と、感光体を帯電するための帯電手段と、帯電された感光体に静電潜像を形成するための露光手段と、を有する。電子写真装置は、さらに、感光体に形成された静電潜像を現像剤担持体に担持された現像剤により現像して現像像を形成するための現像手段と、感光体に形成された現像像を転写材（紙等）に転写するための転写手段とを有するものが一般的である。
このような電子写真装置においては、感光体は、一般的に円筒状の基体の外周面に感光層が設けられ、両端に軸または軸受部を有するフランジやギヤ等（以下、「フランジ」と略す）を嵌合させて感光ドラムユニットとする。そして、感光体はその軸を中心として回転する構成となっている。
感光ドラムユニットの例を、概略図として図１および図２に示す。感光ドラムユニット１００は、円筒状の感光体１０１、軸１０５を有するフランジ１０２、ステー１０３およびネジ１０４で構成される。そして、感光体１０１の両端にフランジ１０２を嵌合させ、フランジ１０２で感光体１０１を挟んで固定されている。
【０００３】
感光体の円筒精度が良くない場合や、感光ドラムユニットの軸が偏芯している状態であると、感光ドラムユニットを画像形成装置に組み込んで回転させた場合に感光体の外周が画像形成中に振れてしまう。すると、感光体と現像手段との距離が一定に保てず、現像時において画像濃度ムラが生じ良好な画像が得られない。更に、感光体の外周の周速にムラが発生するため、転写時等において画像ずれ（特にカラー画像において転写位置がずれ、色がにじんでしまう現象）を生じ、良好な画像が得られないという問題が発生する。
そのため、感光ドラムユニットにおいて、全振れの値を小さくする必要がある。全振れの値は、感光ドラムユニット軸を基準として回転させたときの外周最大部と外周最小部二つの同軸外接円筒径の差、「ＪＩＳ−Ｂ００２１：１９９８ １８．１６．１円周方向の全振れ公差」に相当する。
【０００４】
感光ドラムユニットの全振れを低減させるには、感光ドラムユニットの軸の偏芯を小さくすること、つまり感光体にフランジを嵌合させる際の精度を向上させること、更にその状態が維持されるように固定することが必要である。
【０００５】
感光体とフランジの嵌合時の精度を向上させる方法として、
（１）感光体の両端内面にインロー加工（図１および図２の１０６）を施し、インロー加工部にフランジを嵌め合わせる方法、が知られている。
また、円筒状基体とフランジの接続・固定方法としては、
（２）円筒状基体の端部を加熱膨張させた状態で内側にフランジを挿入し固定する方法（例えば、特許文献１参照）、
（３）円筒状基体の端部内側にフランジを挿入、フランジに凹部を設け、その凹部に円筒状基体の端部を折り曲げ加工して結合するもの（例えば、特許文献２参照）、
（４）円筒状基体の端部内側にフランジを挿入、フランジの固定用部材が法線方向に突出するもの（例えば、特許文献３参照）
等が知られている。
【特許文献１】特開平１０−２８８９１４号公報
【特許文献２】特許第３２５３１８６号公報
【特許文献３】特開２００２−１３２０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、上記のような方策により、感光ドラムユニットの全振れの低減が図られてきた。しかし、近年の電子写真装置は高解像度化やフルカラー化が進んでおり、感光ドラムユニットは更なる高精度化が要求されている。具体的には、感光ドラムユニットが電子写真装置内で、画像形成で使用されるまでにどのような環境で保管されたとしても、画像形成時には全振れが小さい状態であることが要求されている。更に、そのような感光ドラムを低コストで生産性よく製造できることが望まれている。
【０００７】
しかし、上述したような従来技術では、感光ドラムユニットの更なる高精度化を実現させるには、以下の様な課題が生じる。
上記（１）の様に、感光体の両端内面インロー加工部にフランジを嵌め合わせる場合、嵌め合い公差や加工公差があるために、フランジにガタツキが生じる。更に、組み付け時から、振動や温度変化で感光体とフランジとの軸がずれる可能性がある。
上記（２）、（３）の様に、感光体の端部を加熱膨張させた状態でフランジを挿入する場合や感光体端部を折り曲げ加工する場合、専用装置が必要で生産コストが上昇する。感光体端部に変形が生じ、感光体とフランジとの軸がずれる可能性がある。
上記（４）の様に、フランジの固定用部材で固定する場合、フランジの構造が複雑になってコストが上昇する。固定用部材がゴムのごとき弾性部材の場合、十分に固定できず、感光体とフランジとの軸がずれる可能性がある。
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであり、画像形成時には全振れが小さく、更に低コストで生産性良く製造できる感光ドラムユニット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】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明に係る感光ドラムユニットは、円筒状の感光体と、前記感光体の両端に嵌めるフランジと、前記感光体の内部で前記両端のフランジで前記感光体を挟んで固定するためのステーとを有する感光ドラムユニットにおいて、前記感光体の端面には、前記フランジが突き当たる部分に斜面を有する凹部が形成され、かつ、前記フランジには、前記凹部の斜面と接触する斜面を有する凸部が形成され、前記凹部は、周方向全周に渡って形成され、内径が前記端面に向かって連続的に小さくなる斜面となっており、使用環境において前記感光ドラムユニットの温度が変化する際に、前記感光体の端面の凹部と前記フランジの凸部が互いの斜面を伝って移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、組み付け時には、感光体端面凹部とフランジ凸部の互いの斜面が接触することによって位置だしができるため、感光ドラムユニットの偏芯が小さく、全振れが小さい。
また、使用環境において、感光ドラムユニットが温度変化する際に、感光体端面凹部と前記フランジ凸部が互いの斜面を伝って移動することで、感光ドラムユニットの偏芯が小さく、全振れが小さい。
また、予め感光体端面とフランジにそれぞれ凹部と凸部を加工しておけば、組み付け時に専用装置を必要とせず、容易に組み付けできるため、作業性良く低コストで生産できる。
更に、感光ドラムユニットは容易に分解できるため、まだ使用可能な部品は再利用できる等のリサイクル性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
図４および図５は、本発明の一実施形態を示す概略図である。図４は感光ドラムユニット４００の片端部の断面を示す概略図で、図４（ａ）は感光体４０１へのフランジ４０２の組み付け前、図４（ｂ）は組み付け、固定後を示す。なお、両端は同じ構成であるため、逆側の片端部の説明は省略する。図５は、フランジ４０２の感光体４０１に突き当てる側を示す概略図で、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は上面図を示す。
感光体４０１の円筒状の基体の材質は、電気伝導率が良好であり、加工性や製造コストに優れるなどの理由で、一般的にアルミニウムまたは３０００系、５０００系、６０００系などのアルミニウム合金が用いられる。
【００１１】
円筒状の管材の製造は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いる場合、押出、引抜、矯正等の工程を経て製造された管材を所定の長さに切断する方法が一般的である。そして、高精度な円筒状基体が要求される場合は、円筒状の管材に対して、旋盤による両端および外周面の切削加工が行われる。具体的には、両端加工は、端部内面のインロー加工や、長さ合わせ、面取り加工等、外周面加工は外径寸法や表面粗さを所定の値にするために実施される。両端加工は、一台の旋盤で両端同時に行うことが、インロー加工部や面取り部の両端同軸度を小さくでき、感光ドラムユニットの全振れ低減の点から望ましい。また、外周面加工は、両端加工後のインロー加工部や面取り部を加工基準として行うことが、内外周の同軸度を小さくすることでき、感光ドラムユニットの全振れ低減の点から望ましい。
【００１２】
感光体４０１は円筒状の基体の外周面に感光体材料が形成されてなり、ＣＶＤ法等により形成したａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）感光体のような無機感光体や、電荷発生材料と電荷輸送材料とを組み合わせ、塗布形成した有機感光体等があげられる。
一方、フランジ４０２は、接地電極を装着した樹脂材料や導電性樹脂材料、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鉄、ステンレスなどの導電性金属材料が一般的に用いられる。本発明では、導電性を確保し、フランジ４０２の凸部４０９の強度の点や、加工性や製造コストに優れるなどの理由で、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鉄、ステンレスの金属材料で、熱膨張係数が感光体４０１の円筒状の基体の熱膨張係数以下であることが望ましい。
【００１３】
ステー４０３は、本発明では、両端のフランジ４０２で感光体４０１を挟み込み、フランジ４０２をネジ４０４で固定するのに十分な強度を有することが必要である。更に、加工性や製造コストに優れるなどの理由で、鉄、ステンレスが望ましく、熱膨張係数が感光体４０１の円筒状基体より小さいことが望ましい。ステー４０３の形状については特に制限は無いが、感光ドラムユニット４００は回転体であることから、軽量であること、ステーの４０３の重心が感光ドラムユニットの回転軸中心付近にあることが望ましい。なお、ステー４０３の長さは、両端のフランジ４０２で感光体４０１を挟み込んでネジ４０４で固定するため、感光体４０１を挟んだ状態で、両端のフランジ４０２間の距離よりも短いことが必要である。
このような、感光体４０１、フランジ４０２、ステー４０３の組み合わせにおいて、本発明の感光ドラムユニットは、偏芯、全振れを小さくする効果を発揮する。
【００１４】
感光ドラムユニット４００に関して詳しく説明する。
円筒状の感光体４０１は、端部内面にインロー加工４１１が施されている。感光体４０１の端面４０６（本実施形態では、感光体４０１の端部であってフランジ４０２を突き当てる面を端面という）には、全周に渡って溝状の凹部４０７が形成されている。凹部４０７の内径は、端面４０６に向かって連続的に小さくなって、斜面４０８を形成している。すなわち、凹部４０７の幅が、端面４０６に向かって広がると共に、少なくとも凹部４０７を構成する面であって、感光体４０１の中心軸側の面が斜面４０８となっている。また、軸４０５を有するフランジ４０２には、凸部４０９が形成されている。凸部４０９は、斜面４１０を有する。斜面４１０は、感光体４０１の凹部４０７の斜面４０８に突き当たる。フランジの凸部は、周方向にほぼ均等配置で３個所以上に形成されていることが好ましく、図５（ａ）および（ｂ）に示す例では、凸部４０９はフランジ４０２の周方向にほぼ均等配置で３個所形成されている。
【００１５】
つまり、角度Ａは、約１２０°である。そして、両端のフランジ４０２で感光体４０１を挟み込み、フランジ４０２をステー４０３にネジ４０４で固定することで、感光ドラムユニット４００が完成する。感光体４０１のインロー加工４１１の内径部とフランジ４０２の外径部は、嵌め合い公差があるため接触せず、感光体４０１の凹部４０７の斜面４０８とフランジ４０２の凸部４０９の斜面４１０が接触する状態にある。
この時、感光体４０１の外周面と斜面４０８の同軸度、フランジ４０２の軸４０５と斜面４１０の同軸度が十分小さければ、この状態で、感光体４０１とフランジ４０２の軸ずれは小さい。
感光体４０１の外周面と斜面４０８の同軸度を十分小さくすることは、前述の、感光体４０１の円筒状基体の両端加工時に、同時に凹部４０７を形成することで達成できる。フランジ４０２の軸４０５と斜面４１０の同軸度を十分小さくすることは、フランジ４０２を旋盤およびフライス盤で切削加工する際に、軸４０５基準で凸部４０９を形成することで達成できる。
このような加工を施した感光体４０１、フランジ４０２を用いることで、感光ドラムユニット４００の軸の偏芯を小さく組み付けることが容易にでき、全振れを小さくすることができる。
【００１６】
次に、感光ドラムユニット４００が温度変化した際について述べる。
感光ドラムユニット４００の組み付けは、一般的に室温（１５〜３０℃程度）で作業が行われる。また、電子写真装置内には定着手段のごとき発熱源があり電子写真装置機内温度は室温より高い。更に、電子写真装置によっては高湿下における画像流れの発生を防止するため、感光ドラムユニット４００内にヒーターを組み込んで感光ドラムユニットを高温に保っている場合もある。そのため感光ドラムユニット４００の使用環境温度は一般的には１５〜５０℃となる。
また、電子写真装置や感光ドラムユニットの輸送中においてはおおよそ−２０℃の低温環境となる場合がある。
つまり、室温で感光ドラムユニットを組み付けた後に、輸送中に−２０℃程度までの低温環境になった場合でも、感光ドラムユニットの使用環境において、感光ドラムユニット４００の偏芯、全振れが小さいことが必要である。
【００１７】
図６は温度変化した際の、感光ドラムユニット４００の端部の状態を模式的に示した図で、図６（ａ）は低温環境時、図６（ｂ）は使用環境時を示す。本発明では、感光体４０１の基体の熱膨張係数は、フランジ４０２の熱膨張係数以上で、ステー４０３の熱膨張係数より大きい。
したがって、低温環境では、感光体４０１の端部はフランジ４０２以上に内周方向に縮み、感光体４０１はステー４０３よりも大きく母線方向に縮む。そのため、組み付け時には接触していた感光体４０１の斜面４０８とフランジ４０２の斜面４１０との間にガタツキが生じる。つまり、感光ドラムユニット４００は偏芯、全振れが大きい状態になる。
低温から室温に戻る時には、感光体４０１の端部はフランジ４０２以上に外周方向に伸び、感光体４０１はステー４０３よりも大きく母線方向に伸びて、感光体４０１の斜面４０８とフランジ４０２の斜面４１０が接触する。そして、感光体４０１の斜面４０８とフランジ４０２の斜面４１０が、互いの斜面を伝って移動し、自然に組み付け時の位置に戻り、組み付け時の偏芯、全振れの精度が維持される。すなわち、感光体４０１の端面の凹部とフランジの凸部は、互いの斜面を伝って移動可能になっている。
【００１８】
更に、使用中に電子写真装置内の温度が上昇すると、感光体４０１の端部はフランジ４０２以上に外周方向に伸びようとし、感光体４０１はステー４０３よりも大きく母線方向に伸びようとする。そのため、感光体４０１とフランジ４０２はより締まる方向に力が作用し、感光体４０１の斜面４０８とフランジ４０２の斜面４１０は接触した状態のままであって、組み付け時の偏芯、全振れの精度が維持される。
なお、感光体４０１とステー４０３の熱膨張係数の違いによる母線方向の伸縮による応力をある程度吸収出来るように、ステー４０３は弾性に富む構造にするのが望ましい。例えば図６（ａ）および（ｂ）に示すように、ステー４０３とフランジ４０２に隙間をもたせて、ステー４０３のフランジ４０２に近接する部分６０１がたわみ易い構造にする方法が挙げられる。また、このような構造にすることにより、フランジ４０２を感光体４０１に固定する際に、適度な張力をもたせる事が出来る。
【００１９】
なお、本実施形態では、フランジ４０２は図５に示す形状を用いたが、凸部４０９が３個所でなくても、つまり４個所以上でも、同様の効果が得られる。また、図７に示すフランジ構成でもよい。
図７は、フランジ７０２の感光体４０１に突き当てる側を示す概略図で、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は断面図を示す。フランジ７０２は、感光体４０１の凹部４０７に突き当たる部分に凸部７０９が形成され、斜面７１０を有している。凸部７０９はフランジ７０２の周方向に全周に渡って形成されている。
また、本実施形態では、感光体４０１の端部内面にインロー加工４１１を施し、その端面４０６に溝状の凹部４０７が形成しているが、図８および図９の構成でも良い。
図８は、感光ドラムユニット８００の片端部の断面を示す概略図で、図８（ａ）は感光体８０１へのフランジ８０２の組み付け前、図８（ｂ）は組み付け、固定後を示す。感光体８０１はインロー加工８１１が施されているが、フランジ８０２が突き当たる端面８０６の位置が感光ドラムユニット４００と異なっている。
図９は、感光ドラムユニット９００の片端部の断面を示す概略図で、図９（ａ）は感光体９０１へのフランジ９０２の組み付け前、図９（ｂ）は組み付け、固定後を示す。感光体９０１はインロー加工が施されておらず、フランジ９０２が突き当たる端面９０６の位置が感光ドラムユニット４００と異なっている。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、以下の説明では上述した実施形態において示したのと同じ部分に対しては、同じ符号を用いて説明する。
また、以下の実施例および比較例では、感光体の円筒状の基体の材料となる管材には、外径１０９ｍｍ、内径９８ｍｍ、長さ３６０ｍｍアルミニウム製を使用した。
また、フランジは鉄製を用い、凸部は旋盤およびフライス盤で切削加工により形成した。ステーにも鉄製を用い、厚さ１ｍｍの板材を折り曲げ加工し、両端にネジ溝を切ってフランジを固定できるようにした。
【００２１】
（実施例１）
図４および図５に示す感光ドラムユニット４００を作製した。
管材を両端加工用旋盤にセットし、管材の内部を保持した状態で、管材の長さが３５８ｍｍになるように切削加工を施した。次いで、管材の端部内周に深さ１３ｍｍ、内径１００．０５ｍｍのインロー加工を施した。つまり、管材の内周面とインロー内周面との段差は約１ｍｍである。更に、インロー加工後の端面４０６の全周に、深さ１ｍｍでインロー内周面と斜面４０８の角度が４５°をなす溝状の凹部４０７を形成した。
上記加工を施した管材を、外周面加工用旋盤にセットし、インロー加工面を基準として外周面を切削加工し、外径１０８ｍｍとした。
こうして得られた感光体の円筒状の基体に、ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ感光層を形成し、感光体４０１を作製した。
一方、フランジ４０２は、フランジ用の部材に予め軸４０５を旋盤で作製した後、軸４０５を加工基準として旋盤にセットし、外径を１００ｍｍに切削加工を施した。更に、高さ１ｍｍ、外周部と斜面４１０の角度が４５°をなす凸部を外周部全周に切削加工で作製した。その後、凸部の不要な部分をフライス盤で切削加工して削除し、幅５ｍｍの凸部４０９を、角度Ａ＝１２０°周方向均等配置で３個所形成した。
上記感光体４０１、フランジ４０２、ステー４０３、ネジ４０４、および感光体内周面に加温用のシート状のドラムヒーター（不図示）を、室温（２０℃）で組み付けて、感光ドラムユニット４００を１０台作製した。
【００２２】
得られた感光ドラムユニット４００は、「全振れ」で評価を行った。
「全振れ」の評価について、図１４に測定の概略図を示す。感光ドラムユニット４００の両端の軸４０５を２台のＶブロック１４０１で受け、ダイヤルゲージ１４０２および１４０３を、感光体４０１の端部から１０ｍｍ離れた位置の外周面にあてる。そして、感光ドラムユニット４００を１回転させた時の、ダイヤルゲージ１４０２および１４０３の指示値の最大値と最小値を測定し、その差の大きい方を全振れとした。測定は、以下の条件で行った。
測定１：組み付け後室温（２０℃）
測定２：測定１の後に感光ドラムユニットを低温（−２０℃）で４時間冷却後、室温（２０℃）に戻して測定
測定３：測定２の後に感光ドラムユニットをドラムヒーターで高温（５０℃）に加熱し、高温状態で測定
「全振れ」の評価は、測定１〜３の各全振れについて、作製した１０台の感光ドラムユニット４００の平均値を算出し、後述の比較例の測定１の評価結果を１００とした時の相対評価で実施した。つまり、評価結果は数字が小さいほど良い。
【００２３】
各評価結果のランク付け
以下に示す基準でランク付けを行った。
Ａ ・・・３０未満
Ｂ ・・・３０以上５０未満
Ｃ ・・・５０以上７０未満
Ｄ ・・・７０以上９０未満
Ｅ ・・・９０以上１１０未満（変化なし）
Ｆ ・・・１１０より大きい
結果を表１に示す。
【００２４】
（実施例２）
実施例１に対して、フランジを図７に示す形状に変更した。具体的には、フランジ７０２は、外径１００ｍｍで、凸部７０９は高さ１ｍｍ、フランジ７０２の外周部と斜面７１０の角度が４５°をなし、周方向全周に渡って形成している。つまり、実施例１のフライス盤での切削工程を行っていない。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００２５】
（実施例３）
図８に示す感光ドラムユニット８００を作製した。
感光ドラムユニット８００は、実施例１の感光ドラムユニット４００に対して、感光体にフランジが突き当たる位置が異なるため、感光体の凹部およびフランジの凸部の位置が異なる。
管材を両端加工用旋盤にセットし、実施例１と同様にインロー加工まで施した後、端面８０６全周に、深さ１ｍｍでインロー内周面と斜面８０８の角度が４５°をなす溝状の凹部８０７を形成した。
上記加工を施した管材を、実施例１と同様に外周面加工および感光層を形成し、感光体８０１を作製した。
【００２６】
一方、フランジ８０２も実施例１と同様に切削加工で作製した。但し、フランジ８０２は、外径１０８ｍｍ、インロー嵌合部外径１００ｍｍで、凸部８０９は高さ１ｍｍ、フランジ８０２の外周部と斜面８１０の角度が４５°をなし、幅５ｍｍのものを、１２０°周方向均等配置で３個所形成した。
上記感光体８０１、フランジ８０２、ステー８０３、ネジ８０４、および感光体内周面に加温用のシート状のドラムヒーター（不図示）を、室温（２０℃）で組み付けて、感光ドラムユニット８００を１０台作製した。
得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００２７】
（実施例４）
図９に示す感光ドラムユニット９００を作製した。
感光ドラムユニット９００は、実施例３の感光ドラムユニット８００に対して、感光体にインロー加工が施されておらず、感光体およびフランジの形状が異なる。
管材を両端加工用旋盤にセットし、実施例１と同様に管材の長さ加工まで施した後、管材の端部内周にＣ１ｍｍの面取り加工９１１を行った。次いで、端面９０６全周に、深さ１ｍｍで管材内周面と斜面９０８の角度が４５°をなす溝状の凹部９０７を形成した。
上記加工を施した管材を、外周面加工用旋盤にセットし、端面９０６とＣ１ｍｍ面取り加工部９１１がなす稜線を基準として外周面を切削加工し、外径１０８ｍｍとした。
こうして得られた感光体の円筒状の基体に、実施例１と同様に感光層を形成し、感光体９０１を作製した。
【００２８】
一方、フランジ９０２も実施例１と同様に切削加工で作製した。但し、フランジ９０２は、外径１０８ｍｍで、凸部は高さ１ｍｍ、フランジ９０２の外周部と斜面９１０の角度が４５°をなし、幅５ｍｍのものを、１２０°周方向均等配置で３個所形成した。
上記感光体９０１、フランジ９０２、ステー９０３、ネジ９０４、および感光体内周面に加温用のシート状のドラムヒーター（不図示）を、室温（２０℃）で組み付けて、感光ドラムユニット９００を１０台作製した。
得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例５）
実施例１に対して、フランジを図１０に示す形状に変更した。具体的には、フランジの凸部の位置を１２０°周方向均等配置から、図１０に示す配置にしている。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例６）
実施例１に対して、フランジを図１１に示す形状に変更した。具体的には、フランジの凸部の位置を１２０°周方向均等配置から、図１１に示す配置にしている。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例７）
実施例１に対して、フランジを図１２に示す形状に変更した。具体的には、フランジの凸部を４個所形成し、９０°周方向均等配置にしている。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例８）
実施例１に対して、フランジを図１３に示す形状に変更した。具体的には、フランジの凸部を４個所形成し、凸部の位置を図１３に示す配置にしている。それ以外は実施例１と同様に感光ドラムユニットを１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３３】
（比較例）
図３に示す感光ドラムユニット３００を作製した。
管材を両端加工用旋盤にセットし、実施例１と同様にインロー加工まで施した。
得られた感光体の円筒状の基体に、実施例１と同様に外周面加工および感光層を形成し、感光体３０１を作製した。
一方、フランジ３０２は、外径１００ｍｍのものを使用した。
上記感光体３０１、フランジ３０２、ステー３０３、ネジ３０４、および感光体内周面に加温用のシート状のドラムヒーター（不図示）を、室温（２０℃）で組み付けて、感光ドラムユニット３００を１０台作製した。得られた感光ドラムユニットについて、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１から、本発明により、測定１〜３について、各実施例は比較例に対して良化した。
測定１では、感光体に凹部とフランジに凸部を設けることで組み付け精度が向上しているため、感光ドラムユニットは偏芯が小さく、全振れが小さくなった。特に、実施例２、７が良好である。このことから、フランジの凸部の数を増やすあるいは全周に形成することで、組み付け精度が更に向上することがわかる。
測定２、３でも、各実施例は比較例に対して良い。このことから、感光体に凹部とフランジに凸部を設けることで、低温環境に置かれても、室温〜高温の使用環境では、感光ドラムユニットは偏芯が小さく、全振れが小さい状態になっていることがわかる。特に、実施例１〜４、７、８は、測定１とほぼ同じ値を示した。つまり、低温環境に置かれても、室温〜高温の使用環境では、組み付け時の状態に戻っている。特に、実施例２、７が良好である。これは、フランジの凸部の数を増やすあるいは全周に形成することで、感光体の凹部の斜面とフランジの凸部の斜面との接触面積が増え、温度上昇時に感光体の端部周方向により均等に力が働くためと考えられる。それに対して、実施例５、６はやや悪化しているが、これはフランジの凸部が周方向に均等配置でないため、温度上昇時に感光体の端部周方向に均等に力が働かないことによると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の感光ドラムユニットの例を示す概略図である。
【図２】従来の感光ドラムユニットの例を示す概略図である。
【図３】比較例の感光ドラムユニットを示す概略図である。
【図４】本発明に係る感光ドラムユニットの一例を示す概略図である。（ａ）はフランジ４０２を感光体４０１へ組み付ける前の状態、（ｂ）は組み付けて固定した後の状態を示す。
【図５】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図を示す。
【図６】温度変化時の、本発明の感光ドラムユニット端部の状態を模式的に示す図である。（ａ）は低温環境時、（ｂ）は使用環境時を示す。
【図７】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図を示す。
【図８】本発明に係る感光ドラムユニットの一例を示す概略図である。（ａ）は感光体８０１へのフランジ８０２の組み付け前、（ｂ）は組み付け、固定後を示す。
【図９】本発明に係る感光ドラムユニットの一例を示す概略図である。（ａ）は感光体９０１へのフランジ９０２の組み付け前、（ｂ）は組み付け、固定後を示す。
【図１０】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。
【図１１】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。
【図１２】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。
【図１３】本発明に係るフランジの一例を示す概略図である。
【図１４】全振れ評価の概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００、３００、４００、８００、９００ 感光ドラムユニット
１０１、３０１、４０１、８０１、９０１ 感光体
１０２、３０２、４０２、７０２、８０２、９０２ フランジ
１０３、３０３、４０３、８０３、９０３ ステー
１０４、３０４、４０４、８０４、９０４ ネジ
１０５、３０５、４０５、８０５、９０５ 軸
１０６、３０６、４０６、８０６、９０６ 端面
３０７、４１１、８１１ インロー加工部
４０７、８０７、９０７ 凹部
４０８、８０８、９０８ 凹部の斜面
４０９、７０９、８０９、９０９ 凸部
４１０、７１０、８１０、９１０ 凸部の斜面
９１１ Ｃ１ｍｍ面取り加工部
１４０１ Vブロック
１４０２、１４０３ ダイヤルゲージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の感光体と、前記感光体の両端に嵌めるフランジと、前記感光体の内部で前記両端のフランジで前記感光体を挟んで固定するためのステーとを有する感光ドラムユニットにおいて、
前記感光体の端面には、前記フランジが突き当たる部分に斜面を有する凹部が形成され、かつ、前記フランジには、前記凹部の斜面と接触する斜面を有する凸部が形成され、
前記凹部は、周方向全周に渡って形成され、内径が前記端面に向かって連続的に小さくなる斜面となっており、
使用環境において前記感光ドラムユニットの温度が変化する際に、前記感光体の端面の凹部と前記フランジの凸部が互いの斜面を伝って移動可能であることを特徴とする感光ドラムユニット。
【請求項２】
前記ステーの熱膨張係数が、前記感光体の基体の熱膨張係数より小さいことを特徴とする請求項１に記載の感光ドラムユニット。
【請求項３】
前記感光体の基体の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記ステーの材質が鉄またはステンレスであることを特徴とする請求項２に記載の感光ドラムユニット。
【請求項４】
前記フランジの熱膨張係数が、前記感光体の基体の熱膨張係数以下である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感光ドラムユニット。
【請求項５】
前記感光体の基体の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記フランジの材質が鉄、ステンレス、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項４に記載の感光ドラムユニット。
【請求項６】
前記フランジの凸部は、周方向にほぼ均等配置で３個所以上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の感光ドラムユニット。
【請求項７】
前記フランジの凸部は、周方向全周に渡って形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の感光ドラムユニット。
【請求項１】
円筒状の感光体と、前記感光体の両端に嵌めるフランジと、前記感光体の内部で前記両端のフランジで前記感光体を挟んで固定するためのステーとを有する感光ドラムユニットにおいて、
前記感光体の端面には、前記フランジが突き当たる部分に斜面を有する凹部が形成され、かつ、前記フランジには、前記凹部の斜面と接触する斜面を有する凸部が形成され、
前記凹部は、周方向全周に渡って形成され、内径が前記端面に向かって連続的に小さくなる斜面となっており、
使用環境において前記感光ドラムユニットの温度が変化する際に、前記感光体の端面の凹部と前記フランジの凸部が互いの斜面を伝って移動可能であることを特徴とする感光ドラムユニット。
【請求項２】
前記ステーの熱膨張係数が、前記感光体の基体の熱膨張係数より小さいことを特徴とする請求項１に記載の感光ドラムユニット。
【請求項３】
前記感光体の基体の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記ステーの材質が鉄またはステンレスであることを特徴とする請求項２に記載の感光ドラムユニット。
【請求項４】
前記フランジの熱膨張係数が、前記感光体の基体の熱膨張係数以下である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感光ドラムユニット。
【請求項５】
前記感光体の基体の材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記フランジの材質が鉄、ステンレス、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項４に記載の感光ドラムユニット。
【請求項６】
前記フランジの凸部は、周方向にほぼ均等配置で３個所以上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の感光ドラムユニット。
【請求項７】
前記フランジの凸部は、周方向全周に渡って形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の感光ドラムユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１１７６９３（Ｐ２０１０−１１７６９３Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９２８４７（Ｐ２００８−２９２８４７）
【出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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