JP3961336B2 - 電子写真感光体、およびそれを用いた電子写真用プロセスカートリッジ、並びに電子写真装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、使用時における振動音の発生を抑制ないし防止できる電子写真用感光体およびそれを用いたプロセスカートリッジ並びに電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置等に用いる電子写真感光体ドラムは、一般にアルミニウム等の金属中空円筒基体表面に感光層などが塗布されて製造されるものである。このような電子写真感光体ドラムは電子写真複写機やレーザープリンターに使用されるが、使用条件によっては、感光ドラムから各種振動音が発生することがある。例えば特開平2-118684号公報および特許登録2913689号公報には、電子写真感光体ドラムとクリーニングブレードとの接触によるきしみ音が発生することが記載されている。
【０００３】
これらの音の発生を防止するための手段として、何らかの充填体を電子写真感光体ドラムの中空円筒基体内部に挿入固着することが行われている。充填体の形状としては、バネと組み合わせた構造物（実開昭62-127567号公報、特開平11-305598号公報参照）、スパイラル状（特開平8-62878号公報参照）、円柱型（特開2000-89612号公報参照）等が提案されている。
材質としては、多孔質の弾性体（特開昭63-60481号公報参照）、特定のJIS硬度を有した重り部材（特開平5-35166号公報参照）、発泡ポリウレタン（特開昭63-271388号公報参照）、粘弾性材料（特許第2913689号公報参照）、線膨張係数を規定した充填体（特許第3259554号公報参照）等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した充填体は、いずれも使用当初は振動防止効果を有するが、繰返し使用するうちに遠心力や振動、衝撃などによって部材のズレや移動が生じて初期の振動防止効果が得られなくなる。
これを防止するために接着剤で充填体を固定することが多い。しかし、接着剤の種類によってはその膨張収縮によって中空円筒基体が変形する場合があり、これを防止する接着剤も提案されている（特許第3139669号公報参照）。しかし、接着剤を使用することは、生産の際に固化するまで静置しなければならず、時間を要し生産性が悪い。また、近年のリサイクルを考慮した設計のためには、電子写真感光体ドラムを分解する際に充填体を接着固定した場合、その取り外しが困難であることが問題となる。
【０００５】
そこで、本発明では、上記従来技術の問題点を解消し、生産が容易で、中空円筒基体の変形、および繰返し使用時の防振効果の低下がなく、かつリサイクル時には取り外し容易な充填体を装着した電子写真感光体、それを用いた静粛性の高いプロセスカートリッジ、並びに電子写真装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は特定の材質、特定の形状を有する粘弾性材料よりなる充填体をドラム状の電子写真感光体（感光体ドラム）内に装着するものである。材質としては圧縮残留歪が１０％以下である粘弾性材料が用いられ、挿入手段により矩形板状体から円筒形状に丸められて基体内に挿入されると共に、該充填体は変形された円筒形状から板状体への原型復元力により基体内に保持・固定されている。なお、圧縮残留歪についてはＪＩＳ Ｋ−６４０１に準じて測定を行った。圧縮残留歪が１０％以下である粘弾性材料からなる充填体を用いることにより、変形されたときに十分な復元力があり、接着剤なしで固定可能で、繰返し使用時の振動、衝撃に対しても移動することなく防振効果が持続する。圧縮残留歪が１０％を超えると復元力が弱いため電子写真感光体ドラムへの固定が十分でなく繰返し使用により防振効果が低下する。
【０００７】
さらに、本発明の充填体は、２５％圧縮荷重が１ｋｇ/ｃｍ²以下である粘弾性材料を用いている構成を備えている。
この構成により、充填体は適度な柔軟性を有し、電子写真感光体ドラム内への装着時、リサイクル時の作業性が向上し、良好な生産性が確保できる。２５％圧縮荷重が１ｋｇ/ｃｍ²を超えると変形しにくく装着の作業性が悪くなる。なお、２５％圧縮荷重については直径５０ｍｍのサンプルを用い、圧縮速度１ｍｍ/ｍｉｎでJIS K-6301に準じて測定した。
【０００８】
さらに、充填体は厚さｄｍｍ、長さaｍｍ、幅ｂｍｍとする板状体であって、下記式（１）〜（４）を満たす形状であることが好ましい。
Σａ≦L （１）
πr/２≦b （２）
d＞４ （３）
r−２ｄ≧１０ （４）
ここで、Σa ： 挿入する粘弾性材料の長さの合計
L ： 中空円筒基体の長さ
r ： 中空円筒基体の内径とする。
【０００９】
本発明に係る充填体は、式（１）を満たすことにより、充填体が中空円筒基体よりはみ出すことなく挿入できる。
また、式（２）を満たすことにより、挿入の作業性が容易、かつ挿入後は移動することなく固定される。
また、式（３）を満たすことにより、振動、衝撃等にも充填体は動くことなく固定される。
また、式（４）を満たすことにより、充填体の挿入機器への取付作業性の向上が図れる。
【００１０】
充填体は矩形板状体から円筒形状に挿入手段により丸められて基体内に挿入されると共に、接着剤を用いることなく、変形された円筒形状から板状体への原型復元力のみで基体に固定されているので、電子写真感光体ドラムのリサイクル時に固着した残留物がなく分離が容易となる。また、本発明の充填体は円筒内に長手方向の中心部から対称の位置に挿入、固定されているので、回転駆動時の安定性が増し、不規則な動きによる揺動が抑えられる。さらに、粘弾性材料としては発泡体が好ましく、特にウレタンフォームを用いることにより、基体裏面との摩擦力、使用時の熱や温湿度による変質もなくなる。
【００１１】
さらに、本発明は感光体にクリーニングブレードを接触させる構成を有するプロセスカートリッジ、あるいは電子写真装置において、このドラム状の感光体はクリーニングブレードが感光体表面に接触して摺動するとき発生する振動に対する防振効果に特に優れていることにより静粛性の高いプロセスカートリッジもしくは電子写真装置を提供できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面を参照してさらに詳細に説明する。図１は本発明に係る充填体の説明図、図２乃至図４は、本発明のドラム状の電子写真感光体の説明図、図５はその製造装置の一例である。
【００１３】
中空円筒状基体１０の表面に感光層を設けて構成されるドラム形状の感光体は、中空円筒状基体１０として、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄、亜鉛等の金属、或いはそれらの合金より構成された円筒状の導電性支持体を使用している。円筒状基体１０の外径Ｒはφ２０ｍｍ〜φ１００ｍｍ、長さＬは２４０ｍｍ〜４００ｍｍのものが好適に使用できる。中空円筒状基体１０の内径をｒとしたとき、厚み（Ｒ−ｒ)／２は、０．５〜４ｍｍのものが好適に用いられる。フランジ１２，１３、感光層については、従来から公知のものが使用できる。
【００１４】
本発明の充填体２０は、長さ寸法ａ、幅寸法ｂ、厚さ寸法ｄとする粘弾性材料からなる板状体で形成されている。そして、充填体２０の材料は所定の物性（圧縮残留歪、２５％圧縮加重など）を示すものであればいかなる粘弾性材料でも使用する事ができる。例えば合成樹脂製発泡体が物性及び経済性の面で好ましい。例えば、圧縮残留歪１０％以下、２５％圧縮加重１ｋｇ／ｃｍ²などの物性を有するポリオレフィン発泡体、ポリスチレン発泡体、ポリウレタン発泡体、ポリ塩化ビニール発泡体、フッ素ゴム発泡体等が挙げられるが、特にポリウレタン発泡体（ウレタンフォーム）が安価でかつ所定の物性を得るには適しており望ましい。具体的には高密度マイクロセルウレタンフォームとして、ロジャースイノアック社製 商品名ポロンＬ―24、ＬＥ―20、Ｌ―32（商標）等が使用できる。この発泡体を所定（ａ×ｂ）の大きさに裁断して用いる。
【００１５】
そして、板状の充填体２０を円筒形状に丸め（図１（ｂ）参照）、円筒状基体１０内に挿入する。充填体２０の固定は板状体から変形（丸型）された充填体２０の原型復元力による。挿入方法は手作業でも機械でもよい。
【００１６】
ここで、機械による充填体の挿入を図５を参照して説明する。
円筒状基体１０内に充填体２０を挿入する挿入機器５０は、円筒状基体１０を保持する保持具５１と、充填体２０を取付ける充填体取付具５５とを備え、この実施例では保持具５１が可動する構成となっている。
保持具５１は円筒状基体１０を嵌合保持する突起部５３を突設する支持扞５２を備え、図示せぬ駆動装置により、矢印で示す充填体取付具５５方向に移動可能な構成となっている。
充填体取付具５５は充填体２０を取付ける係止片５６を設けた係止部５７を有する。
先ず、充填体取付具５５の係止部５７に板状の充填体２０を巻付け、エア吸引により係止片５６で係止する。このとき、充填体２０の外径Ｒ１は円筒状基体１０の内径rより僅かに小さい径とする。
【００１７】
次に保持具５１の突起部５３に円筒状基体１０を嵌合保持する。そして、支持扞５２を下降させて、充填体２０を係止する充填体取付具５５を円筒状基体１０に挿入する。そして、充填体２０が円筒状基体１０の中心部に位置したとき、エア吸引を停止し係止部５７から充填体２０の係止を外す。このとき、充填体２０は板状に復元する力で円筒状基体１０の内壁面に固定される。
支持扞５２を上昇させ、突起部５３から中央部分に充填体２０を固定している円筒状基体１０を取り外す。
【００１８】
また、図３に示すように、充填体２０を２個挿入する場合は円筒状基体１０の中央線Ｏに対して等距離ｎの位置に挿入固定させる。
さらに、図４に示すように、円筒状基体１０の両端縁開口部１５にフランジ１２，１３を嵌合、装着してドラム状感光体を形成する。この図面に示す実施例では円筒状基体１０に１個の充填体２０を挿入した例を示している。この場合、充填体２０は円筒状基体１０の中央部分に挿入固定される。
なお、充填体は、複数個挿入しても良い。この場合、充填体２０の固定位置は円筒状基体１０の長さ方向中央部分に対して対称となる位置となるように挿入する。
【００１９】
（実施例）
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、これにより本発明は何ら限定されるものではない。
実施例１
外径Ｒ＝３０ｍｍ、内径ｒ＝２８．４ｍｍ、長さＬ＝３４０ｍｍの円筒状アルミニウム基体の表面に浸漬塗布法により下引き層、電荷発生層、電荷輸送層からなる感光層を塗布して、加熱乾燥し電子写真感光体を作製した。
充填体として圧縮残留歪５．９％、２５％圧縮荷重０．２ｋｇ/ｃｍ²である発泡体（ロジャースイノアック社製 ポロンLE-20・商標）を 幅ｂ＝６５ｍｍ 長さa＝１００ｍｍ厚さｄ＝５ｍｍ の矩形状に裁断する。この矩形状板体２０を２個作成する。
【００２０】
そして、矩形状板体２０を円筒形状に丸め、円筒状アルミニウム基体の内壁面に沿って電子写真感光体ドラムの両側より挿入する。そして、図３に示すように、その中央部（線Ｏ）に対して対称とする位置（距離ｎとした等距離）に固定した。
このとき、発泡体よりなる充填体２０は容易に丸型に変形し挿入の作業性は良好であった。また、挿入後は粘弾性材料自身の復元力により、移動や振動に対しても動くことなく基体内面に固着した。さらに、感光体１０の両側にフランジ１２，１３を装着し、クリーニングブレードを有するプロセスカートリッジに固定し、これを市販の複写機（シャープ社製 AR450M 商標）に搭載し、コピーを繰返した。
【００２１】
その時の異音の発生状況の観察は、電子写真感光体ドラムの回転開始時、停止時も異音を発生することなく静粛であった。Ａ４サイズの用紙、３０万枚をコピーした後も異音を発生することなく静粛であった。使用後、複写機よりプロセスカートリッジを取り出し、さらに電子写真感光体ドラムからフランジを取り外した。感光体の中空筒状内面を観察すると、内装されている充填体は初期の位置に固定されていた。また、感光体から取り外した充填体は材料の変質などによる融着も発生していなかった。また、感光体の中空筒状内面には残留物がなかった。
【００２２】
実施例２
充填体として、圧縮残留歪２．７％、２５％圧縮荷重０．４ｋｇ/ｃｍ²であるロジャースイノアック社製 ポロンL-24（商標）を用いた他は実施例１と同様にサンプルを作製し評価した。
繰返し使用後も異音を発生することなく静粛であった。さらに実施例１と同様に使用後に感光体の内壁部を観察したが劣化は見られなかった。
【００２３】
実施例３
充填体として圧縮残留歪７．０％、２５％圧縮荷重７．３ｋｇ/ｃｍ²であるロジャースイノアック社製 ポロンFH-48（商標）を用いた他は実施例１と同様にサンプルを作製し評価した。
充填体が硬いため挿入の作業性は悪かったが、繰返し使用時も異音を発生することなく静粛であった。防振効果に問題はなかった。さらに実施例１と同様に使用後に内部を観察したが劣化は見られなかった。ただし、充填体が硬いため取り出しの作業性は悪かった。
【００２４】
実施例４
充填体の厚さｄ＝３ｍｍとした他は実施例１と同様にサンプルを作製し評価した。
通常の使用状態では問題なく異音は発生しなかったが、複写機本体の輸送時や移動時の大きな衝撃には弱く、回転開始・終了時に異音が発生するようになってしまった。使用後、内面を観察すると電子写真感光体ドラム内で充填体が内面より剥離していた。
【００２５】
実施例５
充填体の幅ｂ＝４０ｍｍとした他は実施例１と同様にサンプルを作製し評価した。
初期は問題なく異音は発生しなかったが、複写機本体の輸送時や移動時の大きな衝撃には弱く、回転開始・終了時に異音が発生するようになってしまった。使用後、内面を観察すると電子写真感光体ドラム内で充填体と基体内面の間に隙間が生じていた。
【００２６】
実施例６
充填体の厚さｄ＝10ｍｍとした他は実施例１と同様にサンプルを作製した。
図５に示す製造装置を用いて挿入することを試みたが不可能であった。手作業で挿入し特定を評価したところ防振効果には問題はなかった。
【００２７】
比較例１
充填体を挿入しない他は実施例１と同様にサンプルを作製し評価した。初期より電子写真感光体ドラムの回転開始時・回転停止時に異音が発生した。
【００２８】
比較例２
充填体として圧縮残留歪４５％、２５％圧縮荷重が０．４ｋｇ/ｃｍ²であるPEフォームを用いた他は実施例１と同様にサンプルを作製し評価した。
繰返し使用途中で基体内の試料が移動し、毎回の電子写真感光体ドラムの回転停止時に異音が発生した。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、電子写真感光体内に圧縮残留歪が１０％以下である粘弾性材料を内蔵することにより、使用時に発生する異音を防止し、繰返し使用時も静粛性を維持できる。また、２５％圧縮荷重を１ｋｇ/ｃｍ²以下とすることにより電子写真感光体ドラム内への装着時、取り出し時の作業性が向上し、生産性が良好となる。
また、特定の形状とすることにより防振効果が向上、長期間維持できる。さらに、接着剤を用いず粘弾性材料自身の復元力により基体内面に固着させることができ、リサイクル時の作業性を向上させる。充填体を長さ方向中央部に対して対称となる位置に設置することにより電子写真感光体ドラムの回転の振れが発生することを防止できる。本発明の充填体は電子写真感光体とクリーニングブレードとの間に発生する異音を顕著に防止するため、プロセスカートリッジや電子写真装置の設計が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 充填体の斜視図。
【図２】 ドラム状電子写真感光体の説明図。
【図３】 本発明に係るドラム状電子写真感光体の説明図。
【図４】 ドラム状電子写真感光体ドラムの説明図。
【図５】 充填体の挿入装置の説明図。
【符号の説明】
１０ 円筒基体
１２、１３ フリンジ
１５ 開口部
２０ 充填体
５０ 挿入機器
５１ 保持具
５５ 充填体取付具

Claims (7)

1. 中空円筒基体の表面に感光層を有し、基体に充填体を内蔵した電子写真感光体において、
   前記充填体は圧縮残留歪が１０％以下の十分な復元力のある粘弾性材料からなる厚さｄｍｍ、長さａｍｍ、幅ｂｍｍの下記式（１）〜（４）を満たす矩形板状体であって、該板状充填体を吸引して係止する係止部を有する挿入手段により矩形板状体から前記基体の内径より僅かに小さい径を有する円筒形状に吸引されて丸められ、基体内に挿入されると共に、該充填体は挿入手段が吸引を停止したとき係止部から外され、該中空円筒基体内に、円筒形状から板状体への原型復元する力のみにより保持・固定されていることを特徴とする充填体を内蔵した電子写真感光体。
   Σａ≦Ｌ （１）
   πｒ／２≦ｂ （２）
   ｄ＞４ （３）
   ｒ−２ｄ≧１０ （４）
   ここで、Σａ ： 挿入する粘弾性材料の長さの合計Ｌ ： 中空円筒基体の長さｒ ： 中空円筒基体の内径をいう。
2. 前記粘弾性材料は、２５％圧縮荷重が１ｋｇ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体。
3. 前記充填体は、中空円筒基体長手方向中央部に対して対称位置に挿入、固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真感光体。
4. 前記粘弾性材料が発泡体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
5. 前記発泡体がウレタンフォームであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
6. 少なくとも電子写真感光体、感光体の表面に接触するクリーニング部材を備えた電子写真用プロセスカートリッジにおいて、前記電子写真感光体は請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子写真感光体であることを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジ。
7. 少なくとも電子写真感光体、感光体の表面に接触するクリーニング部材を有する画像形成システムを備えた電子写真装置において、電子写真感光体は請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子写真感光体を配設してなる電子写真装置。

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