DE69535313T2

DE69535313T2 - Zylinderkörperherstellverfahren und -gerät, Zylinderkörper, Entwicklerhülle, photoempfindliche Trommel und Entwicklungsgerät

Info

Publication number: DE69535313T2
Application number: DE69535313T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon K.K. Yusuke Yamada; c/o Canon K.K. Shigemori Tanaka; c/o Canon K.K. Saijiro Endo; c/o Canon K.K. Suguru Onuma
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 2007-07-05
Also published as: JPH08184977A; KR0172636B1; CN1148192A; EP0709744A2; EP0709744A3; KR960015101A; DE69535313T8; DE69535313D1; US5842962A; CN1089908C; EP0709744B1

Description

TITEL DER ERFINDUNG
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines zylindrischen Körpers, zylindrischer Körper, Entwicklungshülse, photoempfindliche Trommel und Entwicklungsvorrichtung
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen zylindrischen Körper wie beispielsweise eine elektrophotographische, photoempfindliche Trommel oder eine Entwicklungshülse von Bilderzeugungsvorrichtungen, beispielsweise von einem Kopiergerät, einem Drucker, einem Faksimilegerät und einer Druckmaschine, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fertigen des zylindrischen Körpers, und eine Entwicklungsvorrichtung.
Üblicherweise dient ein zylindrisches Element, welches mit einer vorbestimmten Oberflächenrauhigkeit hergestellt wurde, als elektrophotographische, photoempfindliche Trommel oder Entwicklungshülse von Bilderzeugungsvorrichtungen wie beispielsweise elektrophotographischen Kopiergeräten, Laserdruckern, einem Faksimilegerät und einer Druckmaschine.
Eine elektrophotographische, photoempfindliche Trommel wird hergestellt durch Bilden einer photoleitenden Schicht auf der Fläche eines Trommelsubstrats, welches derart behandelt wurde, daß es eine vorbestimmte Oberflächenrauhigkeit besitzt. Wenn die Flächengenauigkeit oder die Dimensionsgenauigkeit des Trommelgeräts gering ist, wird die Oberfläche der photoleitenden Schicht uneben, was zu Fehlern in den Bildern führt, die mit der Bilderzeugungsvorrichtung hergestellt werden. Um also eine Bilderzeugungsvorrichtung mit hoher Genauigkeit zu erhalten, muß die Oberflächengenauigkeit des Trommelsubstrats einer vorbestimmten Oberflächenrauhigkeit entsprechen. Außerdem müssen Geradheit und Rundheit des Trommelsubstrats hohe Genauigkeit aufweisen.
Eine Entwicklungshülse dient zum Aufbringen eines Entwicklers auf einen Latentbild-Träger, auf dem ein latentes Bild erzeugt wurde, damit der Latentbild-Träger das latente Bild tragen kann, welches durch einen elektrophotographischen Prozeß oder einen elektrostatischen Aufzeichnungsprozeß gebildet wurde. Um einen Entwickler aufzubringen und ein latentes Bild getreu zu einem sichtbaren Bild zu entwickeln, muß die Entwicklungshülse eine hohe Genauigkeit hinsichtlich Geradheit und Verhinderung eines Auslaufs (run-out) aufweisen, ungeachtet des Umstands, ob es sich bei dem Entwickler um einen Mono- oder einen Zweikomponenten-Entwickler, einen magnetischen oder einen nicht magnetischen Entwickler, oder um einen isolierenden oder einen dielektrischen Entwickler handelt.
Die Geradheit der Entwicklungshülse beträgt vorzugsweise 15 μm oder weniger. Dieser Wert ist notwendig, um eine gleichmäßige Lücke in axialer Richtung zwischen der Entwicklungshülse und der photoempfindlichen Trommel aufrecht zu erhalten und so gute Bilder zu erzeugen. Eine gewünschte Genauigkeit wird dadurch erhalten, daß man einen zylindrischen Körper extrudiert, zieht und schneidet oder poliert.
Andererseits besitzt die photoempfindliche Trommel vorzugsweise eine Geradheit von 20 μm oder weniger. Dieser Wert ist notwendig, damit gleichmäßige latente Bilder in axialer Richtung einer Belichtungseinrichtung bei der Latentbild-Erzeugung durch die photoempfindliche Trommel entstehen. Eine gewünschte Genauigkeit wird dadurch erreicht, daß ein zylindrischer Körper extrudiert, gezogen und geschnitten wird.
Im allgemeinen besteht ein derartiges zylindrisches Element aus Al mit einer Reinheit von 99,5 % oder darüber, einer Cu-Mn-Al-Legierung, die 0,05 bis 0,20 % Cu und 1,0 bis 1,5 % Mn enthält, oder einer Si-Mg-Al-Legierung mit 0,20 bis 0,60 % Si und 0,45 bis 0,90 Mg. Jeder dieser Werkstoffe ist derart hergestellt, daß er durch Extrudieren und Ziehen eine gewisse Dimensionsgenauigkeit aufweist. Allerdings verbleibt in einem solchen gezogenen Aluminiumzylinder eine beträchtliche Biegung. Deshalb wird der Zylinder üblicherweise derart endbearbeitet, daß er eine gewünschte Dimensionsgenauigkeit (Geradheit, Auslauf) erhält, indem eine Walzkorrektur oder eine ähnliche Verarbeitung vorgenommen wird. Im Anschluß daran wird der Zylinder zu einer vorbestimmten Länge geschnitten, von den beiden Endbereichen werden Defekte entfernt, und die Endbereiche werden einer Endbearbeitung durch Schneiden unterzogen, um die Genauigkeit der Stirnfläche zu verbessern.
Im Fall einer Entwicklungshülse beispielsweise erfolgt, damit dem in der oben beschriebenen Weise hergestellten Substrat-Zylinder die Funktion einer Entwicklungshülse verliehen wird, eine Sandstrahlbehandlung der Oberfläche des Zylinders, um die Oberfläche aufzurauhen und so die Fähigkeit zu verbessern, einen Entwickler (Toner) zu tragen. Anschließend wird zur Verbesserung der Toner-Beladungsfähigkeit ein Anstrich hergestellt, indem in einem duroplastischen Harzmaterial dispergierter leitender Kohlenstoff auf die aufgerauhte Oberfläche aufgesprüht wird und die aufgebrachte Schicht durch Trocknen in einem Bad mit konstanter Temperatur von etwa 150 bis 170°C 20 bis 30 Minuten lang gehärtet wird. Auch dieses Verfahren ist dem Fachmann geläufig.
Schließlich werden durch Bonden, Anpressen oder durch ein anderes Verfahren an die beiden Endabschnitte des so gefertigten zylindrischen Elements Flanschelemente zum drehbaren Abstützen der Entwicklungshülse angebracht.
Vergleiche beispielsweise die JP 01 221 783 A , JP 55 052 070 A oder JP 04 183 533 A . Eine Magnetrolle oder -walze zum Tragen von Toner durch Magnetkraft ist in einigen Fällen in den Zylinder eingeführt, abhängig vom Typ des zu verwendenden Entwicklers (Toners), das heißt wenn der Toner ein magnetischer Toner ist. Durch Anbringen der Flanschelemente an den beiden Endabschnitten in der genannten Weise wird das zylindrische Element als Entwicklungshülse vervollständigt.
Unglücklicherweise wird die Koaxialität zwischen den Flanschelementen und dem zylindrischen Element deshalb beeinträchtigt, weil die Flanschelemente nach dem Sandstrahlen und dem Beschichten des Substratzylinders angebracht werden. Das heißt: da der Zylinderteil und die Flanschteile vereint werden, besitzt die Verbindungsgenauigkeit notwendigerweise ihre Grenzen. Die resultierende Entwicklungshülse ist dann besonders ungeeignet als zylindrisches Element mit hoher Genauigkeit zur Verwendung in beispielsweise elektrophotographischen Vorrichtungen. Wenn die Verbindungsgenauigkeit der Flanschelement gering ist, werden die Flanschelemente in einigen Fällen schräg an dem zylindrischen Teil angebracht. In diesem Fall wird das Drehverhalten der Entwicklungshülse unregelmäßig, und dies tritt manchmal als Dichteschwankung in den Bildern mit einer der Hülse entsprechenden Periode in Erscheinung.
Das im folgenden erläuterte Verfahren steht als Verfahren zum Beseitigen dieses Nachteils zur Verfügung.
Ein Flanschelement wird zunächst durch Pressen, Bonden oder durch ein anderes Verfahren an einem Endabschnitt eines zylindrischen Elements als Substrat einer Entwicklungshülse angebracht. Vor dem Sandstrahlen und Beschichten wird eine Magnetrolle eingeführt, und das andere Flanschelement wird in ähnlicher Weise an dem anderen Endabschnitt des zylindrischen Elements angebracht. Danach werden die Außenflächen der Flanschelemente und des zylindrischen Elements gleichzeitig von einer Drehbank oder einer ähnlichen Maschine abgedreht, um die Koaxialität zwischen den Flanschelementen und dem zylindrischen Element mit hoher Genauigkeit einzustellen. Schließlich erfolgen Sandstrahlen und Beschichten. Bei diesen Verfahren hängt die Koaxialität zwischen den Lagern der Flanschelemente und des zylindrischen Elements von der Zerspanungsgenauigkeit der Drehmaschine ab. Dementsprechend läßt sich in relativ einfacher Weise eine hochgenaue Koaxialität erzielen.
Unglücklicherweise ist dieses Verfahren aber mit folgenden Problemen behaftet. Wenn beispielsweise das zylindrische Element mit der darin befindlichen Magnetrolle einer hohen Temperatur von 150 bis 170°C während des Trocknungsvorgangs nach der Beschichtung ausgesetzt wird, wird die in das zylindrische Element eingeführte Magnetrolle aufgrund der Wärme manchmal einer Verformung unterzogen. Die Magnetrolle im Inneren des zylindrischen Elements biegt sich stark durch und berührt in einigen Fällen sogar die Innenfläche des zylindrischen Elements. Außerdem können sich die magnetischen Kraftlinien durch die Verformung der Magnetrolle verschieben, oder die mit der Innenfläche des magnetischen Elements in Berührung tretende Magnetrolle beeinflußt das Drehverhalten der Entwicklungshülse und hat damit abträglichen Einfluß auf die erzeugten Bilder. Außerdem kommt es leicht zu Vibrationen, wenn Werkstücke mit hoher Drehzahl während der von der Drehmaschine vorgenommenen spanabhebenden Bearbeitung gedreht werden. Folglich muß die Arbeitsdrehzahl auf etwa 3.000 UpM oder darunter begrenzt werden, was eine Hochgeschwindigkeits-Drehbearbeitung erschwert. Darüber hinaus muß die Drehung eines Motors angehalten werden, wenn das jeweilige Werkstück an der Bearbeitungsmaschine angebracht oder aus ihr entnommen wird. Folglich verlängert sich die Wartezeit durch ein Hochfahren des Motors, damit der Bearbeitungszyklus für jedes Werkstück erreicht wird. Das Ergebnis besteht darin, daß die Bearbeitungs-Zykluszeit für das jeweilige Werkstück selbst verlängert wird, was zu einer Erhöhung der Fertigungskosten führt.
Insbesondere gibt es folgende Verfahren zum Verbinden eines zylindrischen Elements mit Flanschelementen einer Entwicklungshülse: (A) ein Verfahren, in welchem Kunststoff-Flanschelemente in die Stirnbereiche eines aus Aluminium bestehenden zylindrischen Elements eingepreßt werden und anschließend die Endbereiche des zylindrischen Elements verstemmt werden; und (B) ein Verfahren, bei dem Aluminium-Flanschelemente in die Endbereiche eines zylindrischen Elements aus Aluminium gepreßt werden. Die jeweiligen Probleme dieser Verfahren werden im folgenden diskutiert:
Probleme des Verfahrens (A)
Um eine hochgenaue Verbindung durch Einpressen von Kunststoff-Flanschelementen in die Endbereiche eines zylindrischen Aluminiumelements zu erreichen, ist eine Preßpassungsvorrichtung erforderlich, die mit hoher Genauigkeit eingestellt wird, um die Flanschelemente mit einer Preßpassung einzupressen. Eine solche Einstellung ist aber schwierig, die Preßpassungsvorrichtung ist teuer. Auch wenn eine hochgenaue Preßpassungsvorrichtung verwendet wird, reicht der Auslauf (Run-Out) der Flanschelemente bis zu 60 μm, bezogen auf den Außendurchmesser des zylindrischen Elements. Um ein Ablösen der Flanschelemente zu verhindern, müssen die Verbindungsbereiche des zylindrischen Elements nach dem Einpressen der Flanschelemente verstemmt werden.
Wenn der Auslauf der Flanschelemente 15 μm oder größer ist und mit einer solchen Entwicklungshülse Bilder erzeugt werden, sind die Mittelachsen des zylindrischen Elements und der Flanschelemente nicht ausgerichtet. Im Ergebnis wirkt eine übergroße Kraft auf das zylindrische Element, was es unmöglich macht, eine Lücke zwischen der Entwicklungshülse und einer photoempfindlichen Trommel auf einem konstanten Wert zu halten. Folglich kommt es zu einer deutlichen Mittenabstands-Schwankung.
Um zu erreichen, daß die Lücke zwischen der durch das obige Verfahren hergestellten Entwicklungshülse und einer photoempfindlichen Trommel konstant gehalten wird, wenn die Hülsenrollen in die beiden Enden des zylindrischen Elements der Entwicklungshülse eingesetzt und mit einer festen Vorspannung gegen die photoempfindliche Trommel gedrängt werden, führt jeglicher Auslauf zu dem folgenden Problem: da die Hülsenrollen aus weichem Harzmaterial gefertigt sind, damit sie die Oberfläche des zylindrischen Elements der Entwicklungshülse oder der photoempfindlichen Trommel nicht beschädigen, werden die Rollen durch einen Auslauf ungleichmäßig abgeschabt, was zu einer geringen Haltbarkeit führt. Dies verhindert eine Hochgeschwindigkeitsdrehung der Entwicklungshülse in bezug auf die photoempfindliche Trommel, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung schwierig wird.
Probleme des Verfahrens (B)
Bei diesem Verfahren werden Aluminium-Flanschelemente in ein zylindrisches Aluminiumelement eingepreßt, was ein Verstemmen der verbundenen Teile des zylindrischen Elements wie im Verfahren (A) erübrigt. Allerdings wird der Auslauf der Flanschelemente deshalb gravierender, weil die Flanschelemente nicht gleichmäßig eingepreßt sind, bedingt durch eine Größenstreuung zwischen zylindrischem Element und Flanschelementen.
Damit die Lücke zwischen der in der oben beschriebenen Weise hergestellten Entwicklungshülse und einer photoempfindlichen Trommel konstant gehalten werden kann, ergibt sich folgendes Problem, wenn Hülsenrollen 2023 aus hartem Kunststoff an den Flanschelementen 2022 angesetzt sind, wie dies in 42 dargestellt ist. Wenn es eine Differenz zwischen den Mittelachsen des zylindrischen Elements einer Entwicklungshülse 1020 und den Flanschelementen 2022 gibt, dreht sich das zylindrische Element der Entwicklungshülse 1020 exzentrisch um eine feststehende Magnetrolle 1025, wie in den 43A bis 43D gezeigt ist. Wenn die Entwicklungshülse 1020 und eine photoempfindliche Trommel 1101 (42) Toner austauschen, so ändert eine solche exzentrische Drehung (44) die magnetische Toner-Anziehungskraft der Magnetrolle 1025. Dies führt u Schwankungen in der Bildqualität.
Als Verfahren zum Lösen dieses Problems offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-220207 ein Verfahren, bei dem ein Wellenelement und ein Drehelement, in welchem dieses Wellenelement aufgenommen ist, durch Aufschrumpfen gekoppelt sind. Allerdings offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-220207 nur eine Methode zum Bilden eines Spiels zwischen dem Drehelement und dem Wellenelement durch Erwärmung des Drehelements und anschließendes Einführen des Wellenelements, das heißt, die Schrift offenbart kein Verfahren, mit welchem die Auslauf-Genauigkeit oder Koaxialität zwischen den beiden Teilen verbessert wird. Außerdem offenbart die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-220207 nicht die Wärmebedingungen oder dergleichen, die während der Ausbildung der Schrumpfpassung herrschen.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59-174 875 offenbart das Aufschrumpfen eines auf Zimmertemperatur gehaltenen Flanschelements und eines 30 Minuten unterhalb einer oberen Grenztemperatur gehaltenen zylindrischen Elements, wobei das photoleitende Material nicht geändert wird. Die US 4 849 594-A zeigt ein Verfahren zum Anschrumpfen von metallischen Laufbüchsen an induktiv beheizten Bohrungen eines Motorzylinderblocks.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aus diesem Grund wurde die Erfindung im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht, wobei es Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Zylinderkörpers anzugeben, die in der Lage sind, ein zylindrisches Element und Flanschelemente mit hoher Koaxialität und hoher Auslaufgenauigkeit miteinander zu verbinden; außerdem soll eine Entwicklungsvorrichtung angegeben werden.
Erreicht werden diese Ziele durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer zylindrischen Entwicklungshülse einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 17, und durch die Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 21. Die übrigen Ansprüche beziehen sich auf Weiterbildungen.
Weitere Ziele und Vorteile außer den bereits oben diskutierten ergeben sich für den Fachmann aus der Lektüre der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen. In der Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen bezug genommen, die Bestandteil der Offenbarung sind und ein Beispiel der Erfindung darstellen. Dieses Beispiel ist allerdings nicht erschöpfend für die verschiedenen möglichen Ausführungsformen der Erfindung, so daß diesbezüglich auf die beigefügten Ansprüche verwiesen wird, die den Schutzumfang der Erfindung festlegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entwicklungshülsen-Fertigungsvorrichtung;
2 ist eine Frontansicht der Fertigungsvorrichtung nach 1;
3 ist eine Draufsicht auf die Fertigungsvorrichtung nach 1;
4 ist eine schematische Ansicht der Ausgestaltung einer Roboterhand in 1;
5 ist eine Schnittansicht der Roboterhand in 1;
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Endbereichs der Roboterhand in 5;
7A und 7B sind schematische Ansichten der Ausgestaltung einer Dämpfungseinheit aus 4;
8A bis 8C sind vergrößerte Ansichten einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung aus 1;
9 ist eine Schnittansicht eines in 1 vorhandenen Drehtischs;
10 ist eine Seitenansicht des Drehtischs aus 1;
11 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems für die Fertigungsvorrichtung nach 1;
12A und 12B sind Seitenansichten eines Flansches und einer Hülse, die von der in 1 gezeigten Fertigungsvorrichtung verbunden werden;
13A und 13B sind Schnittansichten zum Erläutern der Querschnittsform der Hülse in 12A und 12B;
14 ist ein Flußdiagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der Roboterhand der in 1 gezeigten Fertigungsvorrichtung;
15 ist ein Flußdiagramm zum Erläutern der Arbeitsweise des Drehtisches der Fertigungsvorrichtung in 1;
16 ist eine Schnittansicht einer Hülse und eines Flansches, die mit der in 1 gezeigten Fertigungsvorrichtung verbunden werden;
17 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Beziehung zwischen der Aufheizzeit und Temperatur einer Hülse in der in 1 gezeigten Fertigungsvorrichtung;
18 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Beziehung zwischen der Temperatur und der Ausdehnung einer durch die Fertigungsvorrichtung nach 1 erhitzten Hülse;
19A und 19B sind vergrößerte Ansichten der Hauptkomponenten zum Erläutern des Verbindungsvorgangs zum Verbinden einer Hülse und eines Flansches durch die in 1 gezeigte Fertigungsvorrichtung;
20 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungshülse, die von der in 1 gezeigten Fertigungsvorrichtung hergestellt werden kann;
21 ist eine Schnittansicht der Hauptteile zum Erläutern des Heizvorgangs durch die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwicklungshülsen-Fertigungsvorrichtung;
22 ist eine Schnittansicht einer Roboterhand der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwicklungshülsen-Fertigungsvorrichtung;
23A und 23B sind vergrößerte Ansichten der Hauptteile zum Erläutern des Verbindens einer Hülse und eines Flansches mit der in 22 gezeigten Fertigungsvorrichtung;
24A bis 24C sind Ansichten zum Erläutern der Meßposition der Entwicklungshülse;
25 ist eine Seitenansicht zum Erläutern des Strahlens der Entwicklungshülse;
26 ist eine Seitenansicht zum Erläutern des Beschichtens der Entwicklungshülse;
27A bis 27C sind Schnittansichten zum Erläutern eines Entwicklungshülsen-Fertigungsverfahrens gemäß der Erfindung;
28A und 28B sind Schnittansichten der Hauptbestandteile zum Erläutern einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entwicklungshülsen-Fertigungsverfahrens;
29A bis 29C sind Schnittansichten der Hauptbestandteile zum Erläutern einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entwicklungshülsen-Fertigungsverfahrens;
30 ist eine Schnittansicht zum Erläutern eines weiteren Beispiels der Struktur der erfindungsgemäßen Entwicklungshülse;
31A und 31B sind Schnittansichten zum Erläutern eines weiteren Beispiels der Struktur der erfindungsgemäßen Entwicklungshülse;
32 ist eine Schnittansicht zum Erläutern eines noch weiteren Beispiels der Struktur der erfindungsgemäßen Entwicklungshülse;
33A und 33B sind Schnittansichten zum Erläutern eines noch weiteren Beispiels der Struktur der erfindungsgemäßen Entwicklungshülse;
34 ist eine Schnittansicht zum Erläutern eines noch weiteren Beispiels der Struktur der erfindungsgemäßen Entwicklungshülse;
35 ist eine schematische Ansicht der Ausgestaltung von Hauptbestandteilen einer Bilderzeugungsvorrichtung;
36 ist ein Blockdiagramm der in 1 gezeigten Bilderzeugungsvorrichtung;
37 ist eine perspektivische Ansicht einer Entwicklungshülse und einer photoempfindlichen Trommel nach 35;
38 ist eine Schnittansicht eines Endteils der Entwicklungshülse nach 35;
39 ist eine Seitenansicht eines Treibermechanismus' der Entwicklungshülse nach 35;
40 ist eine Schnittansicht, die Hauptteile des Treibermechanismus der Entwicklungshülse nach 35 veranschaulicht;
41 ist eine Seitenansicht zum Erläutern der Lagebeziehung zwischen der Entwicklungshülse und der photoempfindlichen Trommel nach 35;
42 ist eine Schnittansicht zum Erläutern eines Beispiels herkömmlicher Entwicklungshülsen;
42A bis 43D sind Schnittansichten zum Erläutern der Drehung der herkömmlichen Entwicklungshülse;
44 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Abstand von einer Entwicklungshülse zu einer internen Magnetwalze und der Toner-Anziehungskraft der Magnetwalze;
45 ist eine Ansicht, die die zugeführte Leistung und Leistungszuführzeit zum Erhitzen des Endbereichs der Hülse auf 200°C zeigt, wenn sich der Hülsendurchmesser ändert;
46 ist eine Ansicht der Meßergebnisse der sechsten bis neunten Ausführungsform und von Vergleichsbeispielen;
47 ist eine perspektivische Ansicht einer photoempfindlichen Trommeleinheit in axialer Richtung;
48 ist eine Schnittansicht der photoempfindlichen Trommeleinheit in axialer Richtung;
49 ist eine Ansicht eines Beispiels der Struktur einer Entwicklungshülse mit einer Magnetwalze mit Eisenkern;
50 ist eine Ansicht, die zeigt, wie ein Flansch in die Hülse eingesetzt wird;
51 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwicklungshülsen-Fertigungsvorrichtung;
52 ist eine Vorderansicht der Fertigungsvorrichtung nach 51;
53 ist ein Grundriß der Fertigungsvorrichtung nach 51;
54 ist eine Ansicht, die zeigt, wie ein Flansch in die Hülse eingesetzt wird;
55 ist eine Ansicht des Zustands, in welchem ein Eisenkern von einem magnetischen Abschirmblock bedeckt wird;
56 ist eine Ansicht der Art und Weise, die ein Flansch in eine Hülse mit einer Magnetwalze mit integriert angeformtem Harz eingesetzt wird;
57 ist eine Ansicht eines Beispiels für die Ausgestaltung des magnetischen Abschirmblocks; und
58 ist eine Ansicht eines weiteren Beispiels der Ausgestaltung des magnetischen Abschirmblocks.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in der Reihenfolge [Gesamtanordnung der Bilderzeugungsvorrichtung), [Entwicklungshülsen-Fertigungsvorrichtung), [Praktisches Beispiel des Entwicklungshülsen-Fertigungsverfahrens], [Beispiele für die Struktur der Entwicklungshülse] und [Praktisches Beispiel des Fertigungsverfahrens für eine photoempfindliche Trommel) erläutert.
[Bilderzeugungsvorrichtung]
35 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrophotographischen Transfervorrichtung mit einer Entwicklungshülse, auch als Entwicklungswalze oder ähnlich bezeichnet, und einer photoempfindlichen Trommel als zylindrische Elemente.
In 35 wird eine photoempfindliche Trommel 1101 um eine Welle 1101a in Pfeilrichtung A mit vorgegebener Umfangsgeschwindigkeit gedreht. Im Verlauf der Drehung wird die Umfangsfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 von einer Aufladeeinrichtung 1102 gleichmäßig mit vorbestimmtem positivem oder negativem Potential aufgeladen. Anschließend wird die Umfangsfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 in einem Belichtungsteil 1103 einer optischen Belichtung L (zum Beispiel einer schlitzweisen Belichtung oder einer Laserstrahlbelichtung) mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Belichtungseinrichtung ausgesetzt. Als Folge davon wird auf der Umfangsfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 ein dem aufbelichteten Bild entsprechendes elektrostatisches, latentes Bild erzeugt.
Dieses elektrostatische latente Bild wird von einer Entwicklungseinrichtung 1104 mit Toner entwickelt, und das daraus sich ergebende Tonerbild wird von einer Transfereinrichtung 1105 auf die Oberfläche eines Transfermediums P übertragen, welches von einer (nicht gezeigte) Papierzuführeinheit zwischen die photoempfindliche Trommel 1101 und die Transfereinrichtung 1105 synchron mit der Drehung der photoempfindlichen Trommel 1101 transportiert wird. Die Entwicklungseinrichtung 1104 enthält eine Entwicklungshülse 1020. Das Transfermedium P, auf welches das Bild transferiert wurde, wird von der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 getrennt und einer Bildfixiereinrichtung 1108 zugeleitet, wo das transferierte Bild fixiert wird. Das resultierende Transfermedium P wird von der Vorrichtung als Druck (Kopie) ausgegeben.
Der restliche Toner nach dem Bildtransfer wird von der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 mit Hilfe einer Reinigungseinrichtung 1106 entfernt, und die gereinigte Fläche wird von einer Vorbelichtungseinrichtung 1107 entladen. Damit wird die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 wiederholt bei der Bilderzeugung benutzt.
Als gleichmäßig arbeitende Aufladeeinrichtung 1102 für die photoempfindliche Trommel 1101 wird im allgemeinen eine Korona-Aufladevorrichtung oder eine Kontaktaufladevorrichtung eingesetzt. Außerdem wird eine Korona-Aufladungs-Transfereinrichtung in großem Umfang als Transfereinrichtung 1105 eingesetzt. Ferner lassen sich mehrere Bestandteile wie zum Beispiel die photoempfindliche Trommel 1101, die Entwicklungseinrichtung 1104 und die Reinigungseinrichtung 1106, die oben erläutert wurden, als einzelne Einheit integrieren, und eine solche Einheit kann lösbar in der elektrophotographischen Vorrichtung untergebracht sein. Als Beispiel kann eine Einheit, die zusammenhängend mindestens eine Einrichtung von der Aufladeeinrichtung 1102, der Entwicklungseinrichtung 1104 und der Reinigungseinrichtung 1106 trägt, zusammen mit der photoempfindlichen Trommel 1101 als einzelne Einheit (Entwicklungseinrichtung) lösbar in dem Gerätekörper gelagert sein, und diese Einheit läßt sich mit Hilfe von Führungsmitteln wie beispielsweise einer Schiene herausnehmbar in dem Hauptgehäuse des Geräts montieren.
Wenn die elektrophotographische Vorrichtung als Kopiergerät oder als Drucker verwendet wird, erfolgt die optische Belichtung L durch Lesen von reflektiertem Licht oder transmittiertem Licht, welches von einer Vorlage stammt, oder durch Lesen einer Vorlage selbst, um ein Signal zu erhalten, woraufhin ein Laserstrahl eine Abtastung durchführt oder ein LED-Array oder ein Flüssigkristallverschluß-Array mit Hilfe dieses Signals betrieben wird.
Wenn die elektrophotographische Vorrichtung als Faksimilegerät verwendet wird, fungiert die optische Belichtung L als Belichtung für den Druck empfangener Daten. 36 ist ein Blockdiagramm einer praktischen Ausgestaltung für einen solchen Fall.
Nach 36 steuert eine Steuerung 1111 ein Bildlesegerät 1110 und einen Drucker 1119 Die Steuerung 1111 wird allgemein von einer CPU 1117 gesteuert. Von dem Bildlesegerät 1110 kommende Lesedaten werden über eine Sendeschaltung 1113 zu einer entfernten Station gesendet. Von einer entfernten Station empfangene Daten werden dem Drucker 1119 über eine Empfangsschaltung 1112 zugeleitet. Ein Bildspeicher 1116 speichert vorbestimmte Bilddaten. Eine Druckersteuerung 1118 steuert den Drucker 1119. Bezugszeichen 1114 bezeichnet einen Telefonapparat.
Ein über eine Leitung empfangenes Bild (Bildinformation, die über die Leitung 1115 von einem entfernten Terminal gesendet wurde) wird von der Empfangsschaltung 1112 demoduliert. Anschließend dekodiert die CPU 1117 die Bildinformation und speichert die Information im Bildspeicher 1116. Wenn in dem Speicher 1116 ein Bild mindestens einer Seite gespeichert ist, führt die CPU 1117 eine Bildaufzeichnung dieser Seite durch. Das heißt: die CPU 1117 liest die Bildinformation für eine Seite aus dem Speicher 1116 aus und sendet die dekodierte Bildinformation der einen Seite an die Druckersteuerung 1118. Nach Empfang der Bildinformation einer Seite von der CPU 1117 steuert die Druckersteuerung 1118 den Drucker 1119 so, daß die Aufzeichnung der Bildinformation dieser Seite stattfindet. Man beachte, daß die CPU 1117 die nächste Seite sendet, während der Drucker 1119 gerade die Daten aufzeichnet.
Der Empfang und die Aufzeichnung eines Bilds erfolgen in der oben beschriebenen Weise.
Die Entwicklungseinrichtung 1104 liefert einen Entwickler an ein elektrostatisches, latentes Bild auf der photoempfindlichen Trommel 1101 durch Drehen der Entwicklungshülse 1020, um dadurch das elektrostatische, latente Bild zu entwickeln. Um daher den Entwickler gut an die photoempfindliche Trommel 1101 zu bringen, muß die Entwicklungshülse 1020 der photoempfindlichen Trommel 1101 mit einem vorbestimmten Zwischenabstand gegenüberstehen.
37 ist eine perspektivische Ansicht der Lagebeziehung zwischen der Entwicklungshülse 1020 und der photoempfindlichen Trommel 1101. 38 ist eine Schnittansicht eines Endbereichs der Entwicklungshülse 1020, dargestellt im nicht angetriebenen Zustand.
Wie in 37 gezeigt ist, sind an den beiden Enden der Entwicklungshülse 1020 befindliche Flanschelemente 1022 axial drehbar von Gleitlagern 1023 gehaltert. Außerdem sind Distanzrollen 1021 drehbar an die Endteile der Entwicklungshülse 1020 angesetzt, um zwischen der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 und der Oberfläche der Entwicklungshülse 1020 einen konstanten Abstand δ zu belassen. Diese Distanzrollen 1021 bestehen aus Harz mit hoher Gleitfähigkeit, der Außendurchmesser der Rollen ist so eingesetzt, daß er größer ist als der Außendurchmesser der Entwicklungshülse 1020, und zwar um einen Betrag (2δ), der doppelt so groß ist wie der Abstand δ. Wie in 38 dargestellt ist, wird also die Distanzrolle 1021 gegen die Umfangsfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 zur Anlage gebracht, so daß der Abstand δ zwischen der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 1101 und der Oberfläche der Entwicklungshülse 1020 konstant gehalten wird.
39 ist eine Seitenansicht der Entwicklungseinrichtung 1104, und 40 ist eine Schnittansicht eines Endbereichs der Entwicklungshülse 1020 auf der Antriebswellenseite.
Nach 39 und 40 ist ein Antriebszahnrad 1017 an dem Flanschelement 1022 der Antriebswellenseite angebracht, und ein Antriebszahnrad 1018 einer Antriebswelle 1019 des Gerätehauptkörpers steht selektiv in Eingriff mit diesem Antriebszahnrad 1017. Auf diese Weise wird die Entwicklungshülse 1020 gedreht.
41 ist eine Schnittansicht, in der eine Magnetwalze 1025 in der Entwicklungshülse 1020 enthalten ist. In 41 wird die Entwicklungshülse 1020 in Pfeilrichtung A außerhalb der Magnetwalze 1025 gedreht, welche fest stehenbleibt. Die photoempfindliche Trommel 1101 wird in Pfeilrichtung B gedreht.
[Entwicklungshülsen-Fertigungsvorrichtung]
[Erste Ausführungsform]
1 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Fertigen einer Entwicklungshülse als Zylinderkörper, 2 ist eine Vorderansicht der Fertigungsvorrichtung, und 3 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung. In der folgenden Beschreibung wird ein zylindrisches Element als Hauptbestandteil der oben beschriebenen Entwicklungshülse als Hülse W2 bezeichnet, ein Flanschelement wird als Flansch W1 bezeichnet.
In den 1 bis 3 bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen NC-Montageroboter, 2 eine Roboterhand, 3 einen Vorrat zum Zuführen des Flansches W1, der mit hoher Genauigkeit verarbeitet wird, 4 eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung zum Erhitzen eines Endbereichs der Hülse W2, die ebenfalls mit hoher Genauigkeit verarbeitet wird, und 5 einen Drehtisch zum Laden und Entladen der Hülse W auf eine bzw. von einer (nicht gezeigten) Transportstraße.
4 zeigt eine schematische Ausgestaltung der Roboterhand 2. Die Roboterhand 2 besteht aus einer horizontalen Anpassungseinheit (Ausrichteinheit) Y1, einer horizontalen Winkeleinstelleinheit Y2 und einer Flanschhalteeinheit Y3. Die Roboterhand 2 ist an einen Arm 1A des Roboters 1 über eine Dämpfungseinheit 9 gekoppelt.
5 ist eine Schnittansicht der gesamten Roboterhand 2, und 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Teils der Roboterhand 2.
Nach 5 werden in der Dämpfungseinheit 9 lineare Gleitelemente 7, die durch Federn 6 vorgespannt sind, von vertikal verschieblichen Stangen 8 geführt, die von dem Arm 1A des Roboters 1 nach unten wegstehen. Die Roboterhand 2 ist an den Linear-Gleitelementen 7 angebracht und normalerweise nach unten vorgespannt. Bezugszeichen 10 bezeichnet eine horizontale Anpassungseinheit Y1. Die horizontale Anpassungseinheit 10 ermöglicht eine horizontale Versetzung eines Horizontaltisches 10B durch Einsatz von parallelen Blattfedern 10A, wie in 7A gezeigt ist, oder durch Verwendung von Spannfedern 10C, wie in 7B gezeigt ist. Die in 7B dargestellte Anpassungseinheit ist dann bevorzugt, wenn vertikale Steifigkeit notwendig ist. Die Zentripetalkraft des Horizontaltisches 10B, die sich aus der Feder 10A oder 10C ergibt, beträgt vorzugsweise 0,1 kg oder weniger.
Die horizontale Anpassungseinheit 10 befindet sich zwischen einem Sperrzylinder 11 und einer Sperrplatte 12. Die Sperrplatte 12 entspricht dem Horizontaltisch 10B der horizontalen Anpassungseinheit 10. Bei Erhalt von Druckluft über ein (nicht gezeigtes) Elektromagnetventil fährt der Sperrzylinder 11 eine Zylinderstange 13 nach unten aus und führt das untere Ende der Stange 13 in ein Sperrloch 14 der Sperrplatte 12 ein, um dadurch die Sperrplatte 12 und somit die horizontale Anpassungseinheit 10 zu fixieren. Während der Roboter 1 mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, läßt sich also die Roboterhand 2 auf diese Weise von der horizontalen Anpassungseinheit 10 schwingungsfrei fixieren.
Klauen 16 zum Halten des Flansches W1 sind an einer Parallelhand 15 befestigt. Ein Parallelhand-Fixierelement 17 fixiert die Parallelhand 15 und ist mit mehreren Parallelhand-Sperrzylindern 18 ausgerüstet. Ein kegelförmiges Oberteil 20 ist am oberen Ende jedes dieser Parallelhand-Sperrzylinder 18 befestigt. Bei Erhalt von Druckluft über ein (nicht dargestelltes) Elektromagnetventil ziehen die Parallelhand-Sperrzylinder 18 die kegelförmigen Oberteile 20 nach unten und bringen die kegelförmigen Oberteile 20 in Paßlöcher 21 der Sperrplatte 12. Im Ergebnis wird die Parallelhand 15 nach oben gezogen und an der Sperrplatte 12 fixiert. Ein Schublager 22 ist zwischen der Sperrplatte 12 und dem Parallelhand-Fixierelement 17 eingefaßt. Dementsprechend wird jegliche Neigung der Parallelhand 15 korrigiert durch den Zug der Parallelhand-Sperrzylinder 18.
Wie in 6 gezeigt ist, ist ein Druckträgerelement 23 zum Einführen des Flansches W1 in die Hülse W2 und zum Andrücken des Flansches W1 gegen die Hülse W2 an dem Parallelhand-Fixierelement 17 angebracht. Dieses Trägerelement 23 ist mit einer Kugelspindel 24 ausgestattet, die eine drehbare Kugel 24A aufweist. Die Lage der Kugelspindel 24 stimmt nahezu überein mit der Mitte der Parallelhand 15, und wenn diese den Flansch W1 hält, stimmt sie überein mit der Mitte eines Lochs 25 in dem Flansch W1.
In den 1 bis 3 ist der Vorrat 3 ein Gerät zum Liefern des Flansches W1 an den Roboter 1. Der Vorrat 3 enthält eine Vielzahl gestapelter Paletten 120, die in 3 dargestellt sind, wobei eine große Anzahl von Flanschen W1 in Form einer Matrix auf jeder dieser Paletten 120 angeordnet ist. Eine leere Palette 120, von der sämtliche Flansche W1 dem Roboter 1 bereits zugeteilt wurden, wird automatisch abgeleitet, an ihrer Stelle wird eine mit Flanschen W1 bestückte neue Palette 120 an der Zuführstelle angeordnet.
8A bis 8C zeigen Einzelheiten der Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4. Wie im folgenden noch erläutert werden wird, strömt durch die Spule 113 ein Hochfrequenzstrom I1, wenn die Hülse W1 in einer Spule 113 der Vorrichtung 4 angeordnet ist. Dabei wird ein Magnetfeld 121 in der Spule 113 erzeugt (8C), um in der Hülse W2 einen induzierten Strom I2 zu erzeugen, wodurch sich die Hülse W2 selbst aufheizt. Durch Ändern der Frequenz des Stroms I1 ist es möglich, den Heizzustand von der Oberfläche zum Zentrum der in der Spule 113 befindlichen Hülse W1 zu ändern, was eine hohe Vielseitigkeit gestattet, wenn die Dicke der Hülse W2 variiert. Bei dieser Induktionsheizung erzeugt ein Bereich in dem Magnetfeld von sich aus Wärme. Verglichen mit dem Fall, daß Wärme von außen durch Konvektion zugeleitet wird, läßt sich also ein ausschließlich aufzuheizender Bereich lokal und sofort erhitzen. Dies führt zu einem hohen Heizwirkungsgrad. Da zusätzlich ein aufzuheizender Bereich gleichförmig erhitzt wird, dehnt sich dieser aufgeheizte Bereich gleichmäßig aus. Dies kann die Verbindungsgenauigkeit für die Schrumpfpassung verbessern.
9 und 10 zeigen Einzelheiten des Drehtischs 5.
In den 9 und 10 bezeichnet Bezugszeichen 100 eine Basisplatte, 101 einen vertikalen Zylinder und 102 Führungsblöcke. Jeder Führungsblock 102 beinhaltet eine lineare Büchse 103 zum Führen einer Führungsstange 104 in vertikal verschieblicher Weise. Ein Verbindungselement 105 zur Verbindung am unteren Teil eines oberen Rotorblocks 107 ist am oberen Ende der Stange des vertikalen Zylinders 101 angebracht. Der obere Rotorblock 107 beinhaltet einen oberen Rotor 106. Der obere Rotorblock 107 ist mit den Führungsstangen 104 gekoppelt und ist vertikal mit hoher Genauigkeit durch den vertikalen Zylinder 101 belegbar. Der obere Rotor 106 ist mit einer Drehtisch-Basis 109 über eine Kupplung 108 gekoppelt. Die Drehtisch-Basis 109 wird von einem Kreuzrollenlager 110 gelagert, so daß die Drehung des oberen Rotors 106 exakt auf die Drehtisch-Basis 109 übertragen wird.
An der Drehtisch-Basis 109 sind Aufnahmen 111 (siehe 3) mit einem V-förmigen Querschnitt sowie Drehzylinder 112 angeordnet. Die Aufnahme 111 dient zum Positionieren der Hülse W2, wobei der Drehzylinder 112 die Hülse W2 gegen die Aufnahme 111 andrückt und dort fixiert. Durch den Betrieb des Drehzylinders 112 läßt sich die Hülse W2 positionieren sowie Laden/Entladen.
Bezugnehmend auf 10 wird die von der Aufnahme 111 und dem Drehzylinder 112 positionierte und gehaltene Hülse W2 vertikal gemeinsam mit der Drehtisch-Basis 109 durch den vertikalen Zylinder 101 in vertikaler Richtung bewegt, und dementsprechend wird das obere Ende der Hülse W2 in der Spule 113 der Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4 positioniert. In 10 bezeichnen Bezugszeichen 114 magnetische Platten, die beispielsweise aus Eisen bestehen. Wenn eine Magnetwalze W3 in die Hülse W2 eingeführt wird und der Flansch W1 angebracht wird, was weiter unten noch erläutert wird, ziehen die Magnetplatten 114 die Magnetwalze W3 an und positionieren sie an einer Seite innerhalb der Hülse W2.
Die Drehtisch-Basis 109 wird von dem oberen Rotor 106 gedreht. Die Lage der Drehtisch-Basis 109 in Drehrichtung wird reguliert, wenn ein an der Drehtisch-Basis 109 befestigter Anschlag 115 (10) gegen einen Drehpositionierungs-Stoßfänger 116 (10) anstößt, der an dem oberen Rotorblock 107 befestigt ist.
11 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems für diese Fertigungsvorrichtung.
In 11 bezeichnet Bezugszeichen 50 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), 52 einen nichtflüchtigen Speicher (ROM), der mit der CPU 50 über einen Bus verbunden ist und Programme einer Reihe von Steueralgorithmen sowie Mensch-Maschinen-Schnittstellenprogramme enthält, und 54 einen Speicher (RAM), der in der Lage ist, Lehrdaten zu speichern und von einer Batterie gestützt wird. Ein Zähler 56 ist mit einem Kodierer 60 verbunden, der seinerseits mit einem Servomotor 58 gekoppelt ist, um den Roboter 1 anzutreiben. Es wird ein Zählvorgang durchgeführt, um die derzeitige Stellung des Servomotors 58 zu erfassen. Ein D/A-Wandler 62 ist an den Servomotor 58 über einen Drehmomentverstärker 64 gekoppelt und gibt einen Strombefehl an den Drehmomentverstärker 64 unter der Steuerung durch die CPU 50. Eine E/A-Schnittstelle (IF) 66 liefert Information von beispielsweise anderen Steuergeräten 68, so zum Beispiel einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4, einem Solenoidventil 70 und einem Sensor 72 an die CPU 50. Eine Kommunikationsschnittstelle 74 verbindet eine externe Lehreinheit 76, eine Anzeigeeinrichtung 78 und eine Eingabetastatur 80 mit der CPU 50. Der ROM 52, der RAM 54, der Zähler 56, der Wandler 62 und die Schnittstellen 66 und 74 sind mit der CPU 50 über einen Bus 82 verbunden.
12A ist eine Seitenansicht des Flansches W1, und 12B ist eine Seitenansicht der Hülse W2.
In dem Flansch W1 sind ein Verbindungsbereich 131 für den Anschluß an ein eingearbeitetes Loch 130 im Ende der Hülse W2 und ein Vorsprung 134 am Ende des Flansches W1 so zu bearbeiten, daß eine hochgenaue Rundheit von 2 μm und eine hochgenaue Koaxialität von 3 μm erreicht werden. Außerdem ist der äußere Umfangsbereich 133 in Berührung mit einer Stirnfläche 132 der Hülse W2 zu bringen und muß so bearbeitet werden, daß er eine hochgenaue quadratische Form bezüglich des Verbindungsbereichs 131 besitzt. Die Innendurchmesserbearbeitung erfolgt für den Endbereich der Hülse W2, und die Koaxialität zwischen dem im Innendurchmesser bearbeiteten Loch 130 und dem Außendurchmesser der Hülse W2 besitzt hohe Genauigkeit. Aus diesem Grund ist die Dickenabweichung gemäß 13B klein, das heißt die Dicke ist gleichmäßig, wie es in 13A dargestellt ist. Die Dickenabweichung beträgt vorzugsweise 10 μm oder weniger. Außerdem werden das im Innendurchmesser bearbeitete Loch 130 und die Stirnfläche 132 der Hülse W2 so bearbeitet, daß ein hohes Maß der Quadratform erreicht wird.
Durch Verbinden des Flansches W1 und der Hülse W2 ohne Anritzen der bearbeiteten Flächen dieser Teile und dadurch, daß der äußere Umfangsbereich 133 des Flansches W1 in Anlage mit der Stirnfläche 132 der Hülse W2 gebracht wird, ist es möglich, mit hoher Genauigkeit die Koaxialität des vorspringenden Teils 134 des Flansches W1 in bezug auf die beiden Endbereiche der Hülse W2 festzulegen.
Im folgenden wird der Vorgang des Verbindens des Flansches W1 mit der Hülse W2 beschrieben.
14 ist ein Flußdiagramm zum Erläutern der Betriebsweise des Roboters 1, und 15 ist ein Flußdiagramm zum Erläutern der Arbeitsweise des Drehtischs 5.
Wenn zunächst der Flansch W1 in die Zuführposition im Vorrat 3 eingestellt ist, dreht sich der Arm 1A des Roboters 1, und die Klauen 16 der Roboterhand 2 ergreifen den Flansch W1 (Schritt SA1). Anschließend bewegt sich die Roboterhand 2 zu einer Position oberhalb der Spule 113 der Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4 (Schritt SA2), die Sperre der Sperrplatte 12 wird von dem Sperrzylinder 11 gelöst und steht in Bereitschaftsstellung (Schritt SA3).
Wenn andererseits die Hülse W2 auf dem Drehtisch 5 eingerichtet ist, drängt der Drehzylinder 112 die Hülse W2 gegen die V-förmige Aufnahme 111 und positioniert damit die Hülse W2 (Schritt SB1). Anschließend dreht der obere Rotor 106 die Hülse W2 zusammen mit der Drehtisch-Basis 109 (Schritt SB2), und der Anschlag 115 schlägt gegen den Stoßfänger 116 an. Wenn diese Teile zusammenstoßen, ist die Hülse W2 unterhalb der Spule 113 positioniert. Der vertikale Zylinder 101 wird dann eingeschaltet, um die Drehtisch-Basis 109 und den oberen Rotorblock 107 nach oben zu bewegen und damit das obere Ende der Hülse W2 im Inneren der Spule 113 zu positionieren, wie dies in 16 gezeigt ist (Schritt SB3). Nach diesem Positionieren der Hülse W2 wird an die Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4 ein Treibersignal gegeben, wodurch die Spule 113 mit Energie gespeist wird und mit dem Heizvorgang beginnt. Der Öffnungsteil der Hülse W2, das heißt das im Innendurchmesser verarbeitete Loch 130 im oberen Ende der Hülse W2 erzeugt folglich aufgrund des induzierten Stroms Wärme, und m Ergebnis vergrößert sich das im Innendurchmesser verarbeitete Loch 130 durch Wärmeausdehnung.
17 zeigt eine Temperaturänderung für den Fall, daß der obere Endbereich der Hülse W2 ab dem Zeitpunkt t1 erhitzt wird. 18 zeigt die Beziehung zwischen Temperatur und Betrag der Ausdehnung der Hülse W2.
Da der Durchmesser des im Innendurchmesser bearbeiteten Lochs 130 der Hülse W2 zunimmt, ändert sich die Beziehung zwischen dem Loch 130 und dem Verbindungsbereich 130 des Flansches W1 vom Paßsitz zum Sitz mit Spiel. Dementsprechend läßt sich der Verbindungsteil 131 in das Loch 130 einsetzen, während sich zwischen den Teilen Spiel befindet, wie weiter unten noch näher erläutert wird.
Nach Ende der Aufheizung der Hülse W2 wird die Energiezufuhr zu der Spule 113 angehalten, und die Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4 liefert ein Heizende-Signal an den Roboter 1, so daß die Roboterhand 2 nach unten bewegt wird (Schritt SA4). Folglich wird der Flansch W1, der von den Klauen 16 ergriffen ist, allmählich in das im Innendurchmesser bearbeitete Loch 130 der Hülse W2 eingesetzt. Nachdem der Außenumfangsbereich des Flansches W1 gegen die Stirnfläche 132 der Hülse W2 angestoßen ist, wird der Flansch W1 durch die Kraft der Federn 6 in der Dämpfungseinheit 9 beaufschlagt.
Gibt es eine Differenz zwischen den Mittelachsen von Hülse W2 und Flansch W1 beim Einsetzen des Flansches W1 in die Hülse W2, und liegt die Differenz innerhalb eines Wertebereichs, der den Abphasungen dieser Teile entspricht, so wird diese Differenz ausgeglichen durch die Horizontal-Ausgleichseinheit 10. Dementsprechend wird der Verbindungsteil 131 des Flansches W1 ruckfrei in das einen bearbeiteten Innendurchmesser aufweisende Loch 130 der Hülse W2 eingesetzt. Wie in 19A gezeigt ist, gelangen beim Beginn des Einführens des Flansches W1 die Parallelhand-Sperrzylinder 18 die sich verjüngenden Oberteile 20 in die Paßlöcher 21 und fixieren sie dort. Nach dem Einführen des Flansches W1 führen gemäß 19B die Parallelhand-Sperrzylinder 18 sofort einen Entsperrungsvorgang aus (Schritt SA5) und ermöglichen damit eine relative Versetzung zwischen der Sperrplatte 12 und dem Parallelhand-Fixierelement 17. Darüber hinaus läßt die Parallelhand 15 den Flansch W1 los (Schritt SA6), so daß sich der Flansch W1 aus den Klauen 16 löst. Als Folge davon wird der Flansch W1 durch die Kraft der Federn 6 der Dämpfungseinheit 9 nach unten gedrängt, und diese Spannkraft F unterteilt sich in eine vertikale Kraft F1 und eine horizontale Kraft F2 mit der Kugel 24A als Lager.
Durch das Entsperren der Parallelhand (Schritt SA5) und durch Freigabe der Parallel-Klammerung (Schritt SA6) in dieser Roboterhand 2 wird der Flansch W1 gegen die Stirnfläche 132 der Hülse W2 gedrängt, wodurch die Lage des Flansches W1 einreguliert wird. Gleichzeitig nähert sich die Temperatur des Flansches W1 von Zimmertemperatur rasch der Temperatur des Endbereichs der Hülse W2, was den Verbindungsvorgang abschließt. Auf diese Weise wird eine hochgenaue Verbindung abhängig von der Verarbeitungsgenauigkeit des Flansches W1 und der Hülse W2 erreicht.
Nach dieser Beendigung des Verbindungsvorgangs wird die Roboterhand 2 angehoben (Schritt SA7), und die Parallelhand-Sperrzylinder 18 sperren die Sperrplatte 12 und das Parallelhand-Fixierelement 17. Gleichzeitig wird dem Drehtisch 5 ein Einsetzende-Signal zugeführt, welches das Ende des Einsetzvorgang des Flansches W1 signalisiert, und der Drehtisch 5 bewegt sich durch Ausschalten des Vertikalzylinders 101 nach unten (Schritt SB4). Nachdem der obere Rotor 106 sich in eine Ausgabestation für die Hülse W2 gedreht hat (Schritt SB5), wird der Drehzylinder 112 ausgeschaltet, um die Hülse W2 zu lösen (Schritt SB6) und die Hülse W2 auszustoßen (Schritt SB7). Andererseits bewegt sich, nachdem der Sperrzylinder 11 die horizontale Ausgleichseinheit 10 gesperrt hat, die Roboterhand 2 rasch auf den Vorrat 3, um den nächsten Flansch W1 zu ergreifen (Schritt SA9).
Man beachte, daß die Heizvorrichtung 4 nicht auf eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung beschränkt ist. Beispielsweise ist es möglich, von einem Gerät Gebrauch zu machen, welches Wärme unter Verwendung einer Patronenheizvorrichtung, einer Halogenlampe oder einer Xenonlampe erzeugt.
Man beachte außerdem, daß in der Vorrichtung zum Fertigen der Entwicklungshülse zur Verwendung in einem Laserdrucker gemäß dieser Ausführungsform zur Gewährleistung der Koaxialität des Flansches W1 mit dem Außendurchmesser der Hülse W2 nach Verbindung dieser Teile entsprechend einem Wert von 15 μm oder darunter der Werkstoff der Hülse W2 und des Flansches W1 nur ein Metall sein muß, beispielweise Al oder Fe, welches sich durch Aufschrumpfen anpassen läßt. Zusätzlich zu der Laserdrucker-Entwicklungshülse ist die vorliegende Erfindung einsetzbar für den Zusammenbau einer 8-mm-VTR-Trommel, die eine hochgenaue Montage erfordert, außerdem ist sie einsetzbar bei einem Polygonspiegel-Fertigungsgerät.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Fertigungsvorrichtung dieser Ausführungsform ist ein Beispiel für eine Vorrichtung zum Verbinden von Flanschen W1 mit einer gemäß 20 und 21 eine Magnetwalze W3 enthaltenden Hülse W2 durch Aufschrumpfen.
Wie in 20 zu sehen ist, stehen, wenn die Flansche W1 mit der die Magnetwalze W3 dieser Ausführungsform enthaltenden Hülse W2 verbunden werden, die Endbereiche der Magnetwalze W3 über die Flansche W1 nach außen vor. Deshalb kann die Roboterhand 2 der vorhergehenden Ausführungsform den Flansch W1 nicht mit Hilfe der Kugel 24A direkt beaufschlagen. Aus diesem Grund ist bei dieser Ausführungsform nach 22 anstelle der oben beschriebenen Roboterhand 2 eine Roboterhand 2' vorgesehen, die einen Winkelabsorbiermechanismus beinhaltet. Der Unterschied zwischen der Roboterhand 2' zu der Roboterhand 2 wird im folgenden erläutert.
Die Roboterhand 2' besitzt einen Einspannkopf 151 zur Vakuum-Einspannung des Flansches W1. Eine Kugelumlaufspindel 150 mit einer drehbaren Kugel 150A ist an diesem Einspannkopf 151 befestigt. Kegelförmige Oberteile 153 werden von mehreren Einspannkopf-Sperrzylindern 152 an dem Einspannkopf 151 nach unten gezogen und werden in Paßlöcher 17A eines Parallelhand-Fixierelements 17 eingeleitet und dort fixiert. Das heißt: der Einspannkopf 151 wird von den Einspannkopf-Sperrzylindern 152 nach oben gezogen und an dem Parallelhand-Fixierelement 17 fixiert.
Wenn das Einsetzen des Flansches W1 begonnen wird, wie dies in 23A dargestellt ist, leiten die Parallelhand-Sperrzylinder 18 die kegelförmigen Oberteile 20 in die Paßlöcher 21 und fixieren sie dort, und die Einspann-Sperrzylinder 152 leiten die kegelförmigen Oberteile 153 in die Paßlöcher 17A und fixieren sie dort. Nach dem Einsetzen des Flansches W1 führen gemäß 23B die Parallelhand-Sperrzylinder 18 sofort einen Lösevorgang durch, so daß die relative Versetzung zwischen einer Sperrplatte 12 und dem Parallelhand-Fixierelement 17 möglich ist. Gleichzeitig führen die Einspannkopf-Sperrzylinder 153 einen Lösevorgang durch, um einen relativen Versatz zwischen dem Parallelhand-Fixierelement 17 und dem Einspannkopf 151 zu ermöglichen. Demzufolge wird der Flansch W1 entlang den im Innendurchmesser bearbeiteten Loch 130 der Hülse W2 angebracht.
Beim Verbinden des Flansches W1 wird dieser von der Kraft F der Federn 6 einer Dämpfungseinheit 9 nach unten gedrängt. Dementsprechend wird gemäß 23A eine Lagedifferenz Δx des Parallelhand-Fixierelements 17 gegenüber der Sperrplatte 12 absorbiert von einem Schublager 22, und somit wird ein Winkel Δθ des Einspannkopfs 151 gegenüber dem Parallelhand-Fixierelement 17 absorbiert.
Da der Außendurchmesser der Magnetwalze W3 kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse W2, ist die Magnetwalze W3 nicht fest in der Hülse W2 positioniert, sondern innerhalb dieser geneigt. Wenn diese Neigung der Magnetwalze W3 groß ist, kann der Endbereich der Magnetwalze W3 nicht in das Innere des Innendurchmessers ϕd (21) des Flansches W1 eingesetzt werden, wenn der Flansch W1 angebracht wird. Aus diesem Grund wird von einem in einem Drehtisch 5 angeordneten Magnetkörper 114 Gebrauch gemacht. Das heißt, durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetkörper 114 und der Magnetwalze W3 wird diese gegen eine Seite der Hülse W2 gezogen und parallel zu dieser positioniert. Da dies eine Kollision zwischen dem Flansch W1 und der Magnetwalze W3 vermeidet, läßt sich der Flansch W1 in das einen bearbeiteten Innendurchmesser aufweisende Loch 130 der Hülse W2 einsetzen.
[Praktische Beispiele des Entwicklungshülsen-Fertigungsverfahrens]
(Erste Ausführungsform)
Eine Entwicklungshülse dieser Ausführungsform wurde hergestellt durch Aufschrumpfen eines Flansches an einem Endbereich der Hülse unter Verwendung der Fertigungsvorrichtung der ersten Ausführungsform die oben beschrieben wurde, und durch Preßpassen eines weiteren Flansches in das andere Ende der Hülse.
Als Werkstoff für eine Hülse W1 wurde ein aus einer Aluminiumlegierung extrudiertes/gezogenes zylindrisches Rohr mit einem Außendurchmesser von 12 mm, einem Innendurchmesser von 10,4 mm und einer Länge von 246 mm verwendet, und in ein Ende des zylindrischen Rohrs wurde ein im Innendurchmesser verarbeitetes Loch 130 mit einem Innendurchmesser von 10,610 mm und einer Länge von 5 mm eingefräst. Als die so bearbeitete Hülse W2 gedreht wurde, während die beiden Enden an den Stellen A und B gemäß 24C gehalten wurden, betrug der Seitenschlag an einem Punkt a, das heißt der Innendurchmesser-Seitenschlag betrug 8 μm, und die Stirnflächen-Rechtwinkligkeit betrug 3 μm. Diese Hülse W2 wurde in die oben beschriebene Fertigungsvorrichtung der ersten Ausführungsform derart eingesetzt, daß das im Innendurchmesser bearbeitete Loch 130 sich oben befand. Man beachte, daß der Außendurchmesser und die Länge eines Verbindungsteils 131 eines Flansches W1 die Werte 10,618 mm bzw. 1,5 mm besaßen.
Um ein latentes Bild auf einem Latentbildträger durch einen elektrophotographischen Prozeß oder einen elektrostatischen Aufzeichnungsprozeß zu entwickeln, wird eine Magnetwalze in eine Entwicklungshülse eingesetzt, wie weiter unten beschrieben wird. Dies hat den Zweck, einen Entwickler durch magnetische Kraft zu tragen. Wenn die Magnetkraft der magnetischen Walze berücksichtigt wird, reicht die Dicke des zylindrischen Elements der Entwicklungshülse vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 mm. Außerdem muß die Verbindungsfestigkeit des Flanschelements der Entwicklungshülse 5 bis 50 kg betragen, wenn man die Vermeidung von Schräglauf oder ein Ablösen des Flansches bei der Drehung berücksichtigt. Aus diesen Vorgaben gelten folgende Abmessungs-Erwägungen:
Die Verbindungsränder müssen 0,04 bis 0,2 % eines Referenz-Innendurchmessers betragen. Die Verbindungslänge wird auf einen Wert zwischen 1 und 5 mm eingestellt, um einen Schräglauf des Flanschelements nach der Verbindung zu vermeiden und eine hohe Verbindungsfestigkeit zu garantieren. Wenn der Verbindungsrand kleiner als 0,04 % des Referenz-Innendurchmessers beträgt, läßt sich die erforderliche Verbindungsfestigkeit nicht erreichen. Andererseits entspricht ein Verbindungsrand von mehr als 0,2 % des Referenz-Innendurchmessers einer unnötig hohen Festigkeit. Der Flansch kann nach dem Verbinden einen Schräglauf aufweisen, wenn die Verbindungslänge 1 mm oder kleiner ist, allerdings ist eine Verbindungslänge von 5 mm oder darüber unnötig. Eine Durchmesserzunahme des zylindrischen Elements, die durch Erwärmung hervorgerufen wird, beträgt vorzugsweise 0,3 bis 0,5 % des Referenz-Innendurchmessers. Wenn die Zunahme kleiner als 0,3 % ist, wird das Flanschelement möglicherweise schräg verbunden aufgrund eines Kontakts zwischen dem zylindrischen Element und dem Flanschelement. Ist die Zunahme größer als 0,5 %, wird die Erwärmungstemperatur zu groß, und dies kann Ursache sein für eine Wärmebeeinträchtigung des Werkstoffs.
Um gute Bilder mit der Entwicklungshülse zu erreichen, ist es bevorzugt, den seitlichen Schlag des Flanschelements auf 15 μm oder weniger zu unterdrücken. Dies ist deshalb so, weil der seitliche Schlag der gesamten Entwicklungshülse dann auf einen Genauigkeitswert von 15 μm oder darunter unterdrückt werden kann, wenn die Entwicklungshülse mit einer Einrichtung zum Drehen der Hülse gekoppelt ist. Um diese Genauigkeit zu erzielen, ist es erforderlich, den seitlichen Schlag des Innendurchmessers (den Fassungs-Seitenschlag) des Verbindungsteils des zylindrischen Elements auf 10 μm oder weniger zu verringern und die Stirnflächen-Rechtwinkligkeit auf 5 μm oder darunter zu vermindern. Unter diesen Verbindungsbedingungen beträgt der seitliche Schlag des Flanschelements 15 μm oder weniger.
In einem zylindrischen Körper wie beispielsweise einer Entwicklungshülse oder einer photoempfindlichen Trommel ist es bevorzugt, wenn ein zylindrisches Element und Flanschelemente aus gleichem Werkstoff bestehen, wenn die Umgebungsbedingungen eines Kopiergeräts oder eines Druckers, in den der zylindrische Körper eingebaut ist, berücksichtigt wird. Dies ist besonders bevorzugt bei der Erzielung einer hohen Verbindungsstärke in jeder Umgebung einschließlich einer solchen mit hoher Temperatur, hoher Feuchtigkeit und einer solchen mit geringer Temperatur und geringer Feuchtigkeit. Der am meisten bevorzugte Werkstoff ist Aluminium aufgrund seines geringen Gewichts und seiner guten Verarbeitbarkeit. Allerdings hat Aluminium den Nachteil, daß es sich bei Wärme leicht verformt, insbesondere bei hohen Temperaturen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Aufheiztemperatur derart niedrig zu halten, daß eine Zunahme des Durchmessers eines aus Aluminium bestehenden zylindrischen Elements auf einem Wert zwischen 0,3 und 0,5 % des Referenz-Innendurchmessers bleibt.
Bei der Fertigung der Entwicklungshülse wird bei dem Verbinden des Flanschelements mit dem zylindrischen Element in Beisein der Magnetwalze innerhalb des zylindrischen Elements die Erwärmungstemperatur des zylindrischen Elements soweit zu unterdrücken sein, daß eine Schwankung der magnetischen Kraft der Magnetwalze unterdrückt wird, was sonst zu einer wärmebedingten Erhöhung des Durchmessers des zylindrischen Elements führen würde. Aus dieser Notwendigkeit heraus wird die Zunahme des Durchmessers des zylindrischen Elements auf einen Wert zwischen 0,3 und 0,5 % des Referenz-Innendurchmessers eingestellt. Außerdem können Änderungen der Magnetkraft der Magnetwalze dadurch unterdrückt werden, daß man die Erwärmungstemperatur auf 200°C oder darunter begrenzt.
Beim Verbinden des Flansches W1 mit der Hülse W2 wurde ein Bereich von 5 mm Länge vom oberen Ende der Hülse W2 her auf etwa 200°C mit einer Spule aufgeheizt, der Leistung von 0,7 kW in einem Zeitraum von 1 s mit Hilfe einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4 zugeführt wurde, um dadurch den Durchmesser des im Innendurchmesser bearbeiteten Lochs 130 der Hülse W2 um 52 μm zu erhöhen. Anschließend wurde der Flansch W1 in die Hülse W2 eingesetzt und mit ihr verbunden.
45 zeigt die zugeführte Leistung und die Leistungs-Zuführzeit, die benötigt werden, um den Endbereich der Hülse W2 auf 200°C zu erhitzen, wenn sich der Durchmesser der Hülse W2 ändert.
Der Seitenschlag an einer Stelle a des Flansches W1 wurde gemessen, während das Entwicklungshülsenmaterial, in den der Flansch W1 an einem Ende eingesetzt wurde (dort, wo das im Innendurchmesser bearbeitete Loch 130 gebildet wurde) gedreht wurde, während die Enden der Hülse W2 an den Stellen A und B in 24B gehalten wurde. Der Seitenschlag wurde zu 10 μm ermittelt. Außerdem war eine Kraft von 10 kg erforderlich, um den Flansch W1 aus der Hülse W2 herauszuziehen.
Man beachte, daß, wenn die Seitenschlag-Genauigkeit auf 10 μm eingestellt ist, der Seitenschlag der gesamten Hülse in den Bereich fällt, in welchem gute Bilder gewonnen werden können, wenn die Hülse mit der Hülsendreheinrichtung gekoppelt ist. Man beachte außerdem, daß eine Auszugsstärke von 10 kg als ausreichende Stärke für die Dreheinrichtung betrachtet werden kann, wenn ein Schräglauf oder ein Lösen des Flansches berücksichtigt wird.
Außerdem wurde das Entwicklungshülsenmaterial sandgestrahlt, wie in 25 dargestellt ist. In 25 bezeichnet Bezugszeichen W das Entwicklungshülsenmaterial, Bezugszeichen 208 bezeichnet eine Blasdüse zum Ausstoßen von Schleifkörnern 211, 210 bezeichnet eine obere und eine untere Einspannlehre. Die Schleifkörner wurden aufgesprüht, während das Entwicklungshülsenmaterial W gedreht wurde. Die Sandstrahlbedingungen waren folgende:
Schleifkörner: Aluminiumoxidpulver (#100, hergestellt von Showa Denko K.K.)
Ausstoßdruck: 2,8 kg/cm²
Düsenabstand: 120 mm
Bestrahlungszeit: 60 s
Hülsen-Drehzahl: 50 UpM
Anschließend wurde gemäß 26 ein Lack 212 zum Verbessern der Aufladeeigenschaften von einem Sprühgerät 211 auf das so sandgestrahlte Entwicklungshülsenmaterial W aufgesprüht (Ra = 2 bis 2,5 μm), um eine Überzugsschicht zu bilden. Das resultierende Entwicklungshülsenmaterial W wurde etwa 30 Minuten lang in einen Ofen mit einer Temperatur von 150°C eingebracht, um den Überzugsfilm durch Wärme auszuhärten. Der Lack 212 wurde hergestellt durch Mischen eines MEK-Lösungsmittels mit einem Feststoffanteil von beispielsweise 10 % in 10 Gew.-Teile leitenden Kohlenstoff, 90 Gew.-Teile Graphit (mittlere Schleifkorngröße 7 μm) und 100 Gew.-Teile Phenolharz, wobei das dadurch erhaltene Gemisch mit Glaskügelchen in eine Lackmischvorrichtung eingebracht wurde (beispielsweise einen Lack-Schüttler) und die Materialien 5 Stunden lang dispergiert wurden.
Anschließend wurde gemäß den 27A bis 27C eine Magnetwalze W3 in die Entwicklungshülse W eingesetzt, in die der Flansch W1 an einem Ende angebracht worden war, anschließend wurde ein Flansch W4 auf das andere Ende der Hülse W2 aufgepreßt, um die Entwicklungshülse zu vervollständigen. Nach dem thermischen Aushärten des Harzes auf der Oberfläche der Hülse W2 wurde auf diese Weise die Magnetwalze W3 eingebaut. Dementsprechend war es möglich, eine Änderung der Linien der magnetischen Kraft der Magnetwalze W3 oder eine wärmebedingte Verformung der Magnetwalze W3 durch die Hitze bei der thermischen Aushärtung zu vermeiden.
Die so vervollständige Entwicklungshülse wurde in einer Verarbeitungspatrone eines Laserdruckers der Firma CANON INC. eingesetzt, und es wurden Bilder hergestellt. Das Ergebnis bestand darin, daß gute Bilder erzielt wurden, ohne daß es durch die Hülse W2 zu einer Dichteschwankung kam.
Man beachte, daß anstelle der in 25 dargestellten Sandstrahlung zwecks Oberflächenaufrauhung auch die Möglichkeit besteht, diese Aufrauhung durch Zugabe von Kügelchen eines Durchmessers von 1 bis 30 μm zu dem Lack 212 während des Beschichtungsvorgang nach 26 geschehen kann. Beispiele für die Kügelchen sind Nylon, Silikon, Phenol, Polystyrol, Polymethylmethacrylat und Polyethylen. Die Oberflächenrauhigkeit läßt sich dadurch steuern, daß man die Zuschlagsmenge oder die Korngröße der Kügelchen variiert. Wenn die Korngröße 1 μm oder darunter ist, läßt sich keine erstrebenswerte Oberflächenrauhigkeit erzielen. Eine Korngröße von mehr als 30 μm ist zu groß, um gute Hafteigenschaften bezüglich des Harzes zu erreichen.
Um einen Schräglauf des Flansches W1 beim Einsetzen zu unterdrücken, kann für die die Magnetwalze W3 beinhaltende Hülse W2 eine Mittelachsen-Abdrehung oder -Fräsung vorgenommen werden.
(Zweite Ausführungsform)
Unter Einsatz gleicher Werkstoffe und Verfahren wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wurde ein Entwicklungshülsenwerkstoff dadurch hergestellt, daß ein Flansch W1 mit einem Ende einer Hülse W2 verbunden wurde. Der Innendurchmesser-Seitenschlag (Verbindungs-Seitenschlag) betrug 7 μm, und die Stirnflächen-Rechtwinkligkeit betrug 4 μm. Anschließend erfolgten ein Sandstrahlen und eine Ausbildung einer Überzugsschicht zwecks Verbesserung der Aufladeeigenschaften mit Hilfe der gleichen Prozeduren wie bei der ersten Ausführungsform. Allerdings wurde der Lack zur Bildung der Überzugsschicht hergestellt durch Mischen von 10 Gew.-Teilen leitenden Kohlenstoffs, 90 Gew.-Teilen Graphit (durchschnittliche Schleifkorngröße 7 μm), PMMA-Kügelchen (durchschnittliche Korngröße 10 μm) und 100 Gew.-Teilen Phenolharz, und Dispergieren des erhaltenen Gemischs in einem Lack-Schüttler wie bei der ersten Ausführungsform.
Mit Hilfe der gleichen Prozedur wie bei der ersten Ausführungsform wurde eine Magnetwalze W3 in die Hülse W2 eingesetzt, es wurde ein Flansch W4 auf das andere Ende der Hülse W2 aufgepreßt, und damit wurde die Entwicklungshülse vervollständigt. Der seitliche Schlag des Flansches W4 ergab sich zu 10 μm.
Die so vervollständige Entwicklungshülse wurde zur Herstellung von Bildern in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, und das Ergebnis bestand darin, daß gute Bilder erzeugt wurden.
(Dritte Ausführungsform)
Eine Entwicklungshülse dieser Ausführungsform wurde hergestellt durch Verbinden eines Flansches mit einem Ende der Hülse und durch Anschrumpfen eines weiteren Flansches am anderen Ende der Hülse unter Verwendung der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform der Fertigungsvorrichtung.
Eine Hülse W2 war ein extrudiertes/gezogenes zylindrisches Rohr mit einem Außendurchmesser von 20 mm aus einer Aluminiumlegierung mit einem Innendurchmesser von 18,4 mm und einer Länge von 330 mm. Ein Flansch mit einem Durchgangsloch eines Innendurchmessers von 8 mm wurde an einem Ende der Hülse W2 angebracht. Ein mit verarbeitetem Innendurchmesser versehenes Loch 130 besaß einen Innendurchmesser von 18,635 mm und eine Länge von 4 mm, hergestellt durch zerspanendes Bearbeiten des anderen Endes der Hülse W2. Als die so hergestellte Hülse W2 gedreht wurde, während ihre beiden Enden an den Stellen A und B in 24C gehalten wurde, betrug der seitliche Schlag an einem Punkt a, das heißt der Muffenverbindungs-Seitenschlag 7 μm, die Stirnflächen-Rechtwinkligkeit betrug 4 μm.
Mit Hilfe der gleichen Prozedur wie bei der zweiten Ausführungsform wurde auf die mit an einem Ende mit Flansch versehene Hülse W2 eine Überzugslösung aufgebracht.
Wie in den 28A und 28B dargestellt ist, wurde unter Verwendung der Fertigungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform eine Magnetwalze W3 in die Hülse W2 eingesetzt und von einem magnetischen Körper 114 positioniert und gehalten, und in das Loch 130 im anderen Ende der Hülse W2 wurde ein Flansch W1 angeschrumpft. Der Außendurchmesser und die Länge des Verbindungsteils 131 des Flansches W1 betrug 18,645 mm bzw. 3,5 mm, und der Innendurchmesser des Durchgangslochs im Flansch W1, durch das hindurch der Endbereich der Magnetwalze W3 verlief, betrug 10 mm. Beim Verbinden des Flansches W1 mit der Hülse W2 wurde das im Innendurchmesser bearbeitete Loch 130 im anderen Ende der Hülse W2 auf etwa 200°C erhitzt, indem eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4 etwa 1 s lang eine Leistung von 2 kW zugeführt wurde, um dadurch den Innendurchmesser um 75 μm zu erhöhen. Anschließend wurde der Flansch W1 eingesetzt und mit der Hülse W2 verbunden.
Das Entwicklungshülsenmaterial, in das der Flansch W1 an einem Ende eingesetzt wurde (dort, wo das im Innendurchmesser bearbeitete Loch 130 ausgebildet war), wurde gedreht, während die beiden Enden der Hülse W2 an den Stellen A und B gehalten wurden, wie in 24A zu sehen ist. Der seitliche Schlag an einer Stelle a des Flansches W1 ergab sich durch Messung zu 11 μm. Außerdem war eine Kraft von 20 kg oder darüber notwendig, um den Flansch W1 mit Kraft von der Hülse W2 abzuziehen.
Die so vervollständigte Entwicklungshülse wurde in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform eingesetzt, und im Ergebnis wurden gute Bilder gewonnen.
(Vierte Ausführungsform)
Wie bei der obigen dritten Ausführungsform wurde eine Entwicklungshülse dieser Ausführungsform hergestellt durch Verbinden eines Flansches mit einem Ende der Hülse und durch Anschrumpfen eines weiteren Flansches am anderen Ende der Hülse unter Verwendung der Fertigungsvorrichtung der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Eine Hülse W2 war ein aus einer Aluminiumlegierung extrudiertes/gezogenes zylindrisches Rohr mit einem Außendurchmesser von 20 mm, einem Innendurchmesser von 18,8 mm und einer Länge von 330 mm. Ein gesintertes, ölfreies Lager mit einem Innendurchmesser zwischen 5,01 bis 5,04 mm wurde in einem an einem Ende der Hülse W2 angebrachten Flansch fixiert. Ein Wellenteil an einem Ende einer Magnetwalze W3 wurde mit Hilfe dieses Lagers axial gelagert. Wie in 29C zu sehen ist, wurde eine abgestufte Muffenverbindung im Inneren des anderen Endes der Hülse W2 ausgeformt. Mit Hilfe der gleichen Prozedur wie bei der zweiten Ausführungsform wurde auf die Hülse W2 an einem Ende, an welchem sich der Flansch befand, eine Überzugslösung aufgebracht.
Anschließend wurde die Magnetwalze W3 in die Hülse W2 eingebracht, und gemäß 29A wurde ein Wellenteil an einem Ende der Magnetwalze W3 axial von einem gesinterten ölfreien Lager 150 aufgenommen, dessen Innendurchmesser einen Wert im Bereich zwischen 5,01 und 5,04 mm besaß. Der Wellenteil an einem Ende der Magnetwalze W3 besaß einen Außendurchmesser von 5 mm und eine Bemessungstoleranz von f8 (JSI: Japanische Industrienorm, das heißt ϕ4,972 bis ϕ4,990 in bezug auf das Lager 150. Ein Wellenbereich an dem anderen Ende der Magnetwalze W3 wurde in ähnlicher Weise axial gelagert. Die Muffenverbindung der Hülse W2 zur Verbindung mit dem Flansch W1 besaß einen Innendurchmesser von 19,003 mm und eine Länge von 2,5 mm. Als die Hülse W2 gedreht wurde, während ihre beiden Enden an den Stellen A und B gemäß 24C gehalten wurden, betrug der seitliche Schlag an einem Punkt a, das heißt der Muffenverbindungs-Seitenschlag, 6 μm, und die Stirnflächen-Rechtwinkligkeit betrug 3 μm.
Die so hergestellte Hülse W2 wurde in die Fertigungsvorrichtung der bereits beschriebenen zweiten Ausführungsform eingesetzt, und am anderen Ende der Hülse W2 wurde durch Aufschrumpfen ein Flansch W1 angebracht. Der Außendurchmesser, die Länge und der Innendurchmesser eines Verbindungsbereichs 131 des Flansches W1 betrugen 19,017 mm; 2,5 mm bzw. 6 ± 0,2 mm. Der Durchmesser des anderen Endes der Hülse W2 wurde durch eine Heizvorrichtung 4 um 76 μm vergrößert.
Die Entwicklungshülse mit dem daran durch Schrumpfen angebrachten Flansch W1 wurde gedreht, wobei die beiden Enden der Hülse W2 an den Stellen A und B gemäß 24A gehalten wurden, wobei der seitliche Schlag an einer Stelle a des Flansches W1 gemessen wurde. Der Seitenschlag ergab sich zu 9 μm. Außerdem war eine Kraft von 15 kg oder mehr erforderlich, um den Flansch W1 von der Hülse W2 abzuziehen.
Die so vervollständigte Entwicklungshülse wurde in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform eingesetzt, im Ergebnis wurden gute Bilder erzeugt.
Man beachte, daß das Lager 150 nicht auf ein gesintertes ölfreies Lager begrenzt ist, man kann auch beispielsweise ein Polyacetalharz-Lager oder ein Lager aus wärmebeständigem Konstruktionsharzmaterial verwenden.
(Fünfte Ausführungsform)
Wie bei der obigen vierten Ausführungsform wurde eine Entwicklungshülse dieser Ausführungsform hergestellt durch Verbinden eines Flansches mit einem Ende der Hülse und durch Anschrumpfen eines weiteren Flansches am anderen Ende der Hülse unter Verwendung der Fertigungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, die oben erläutert wurde.
Eine Hülse W2 war ein aus Aluminiumlegierung extrudiertes/gezogenes zylindrisches Rohr mit einem Außendurchmesser von 20 mm, einem Innendurchmesser von 18,8 mm und einer Länge von 330 mm. Ein gesintertes ölfreies Lager mit einem Innendurchmesser im Bereich von 5,01 bis 5,04 mm wurde in einem Flansch fixiert, der an einem Ende der Hülse W2 angebracht war. Ein Wellenteil an einem Ende einer Magnetwalze W3 wurde von diesem Lager axial abgestützt. Wie in 29B zu sehen ist, wurde im Inneren des anderen Endes der Hülse W2 eine Muffenverbindung gebildet. Der Innendurchmesser, die Länge und der Muffenverbindungs-Seitenschlag sowie die Rechtwinkligkeit der Stirnfläche der Muffenverbindung betrugen 18,903 mm; 5 mm; 6 μm bzw. 4 μm. Mit der gleichen Prozedur wie bei der zweiten Ausführungsform wurde auf der Hülse W2 an dem Ende, an welchem der Flansch angebracht wurde, eine Überzugslösung aufgetragen.
Anschließend wurde die Magnetwalze W3 in die Hülse W2 eingesetzt, und gemäß 29B wurde ein Wellenteil an einem Ende der Magnetwalze W3 axial von einem gesinterten ölfreien Lager 151 abgestützt, dessen Innendurchmesser einen Wert im Bereich von 5,01 bis 5,04 mm besaß. Der Wellenteil an einem Ende der Magnetwalze W3 besaß einen Außendurchmesser von 5 mm und eine Toleranz f8, das heißt ϕ4,972 bis ϕ4,990, bezogen auf das Lager 150. Ein Wellenteil am anderen Ende der Magnetwalze W3 wurde in ähnlicher Weise axial gelagert.
Die so gefertigte Hülse W2 wurde in die Fertigungsvorrichtung der zweiten, oben beschriebenen Ausführungsform eingesetzt, und am anderen Ende der Hülse W2 wurde durch Aufschrumpfen ein Flansch W1 angebracht. Der Außendurchmesser und die Länge des Verbindungsteils 131 des Flansches W1 betrugen 18,915 mm bzw. 3,5 mm. Ein gesintertes ölfreies Lager 152 mit einem Innendurchmesser zwischen 5,01 und 5,04 wurde im Inneren des Flansches W1 fixiert. Wie bei der vierten Ausführungsform wurde der Durchmesser am anderen Ende der Hülse W2 um 76 μm erhöht durch Aufbringen einer Leistung von 2 kW in einer Aufbringzeit von 1 s unter Verwendung einer Heizvorrichtung 4.
Die Entwicklungshülse mit dem so aufgeschrumpften Flansch W1 in der Hülse W2 wurde gedreht, wobei die beiden Enden der Hülse W2 an den Stellen A und B in 24A abgestützt wurde, dann wurde ein Seitenschlag an einer Stelle a des Flansches W1 gemessen. Der Seitenschlag betrug 9 μm. Außerdem war eine Kraft von 20 kg oder mehr notwendig, um den Flansch W1 von der Hülse W2 abziehen zu können.
Die so vervollständigte Entwicklungshülse wurde in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform eingesetzt, es wurden im Ergebnis gute Bilder gewonnen.
(Sechste, siebte und achte Ausführungsform)
46 zeigt Daten der sechsten, siebten und achten Ausführungsform von Entwicklungshülsen. Diese Ausführungsformen wurden hergestellt durch Ändern der Abmessungen in der Weise, daß der Verbindungsrand der dritten Ausführungsform, die oben erläutert wurde, geändert wurden. Außerdem wurden Vergleichsbeispiele 1 bis 5 hergestellt und ausgewertet.
Darüber hinaus wurden die folgenden Entwicklungshülsen als Vergleichsbeispiele 6, 7 und 8 hergestellt und ausgewertet:
Beim Vergleichsbeispiel 6 wurde ein Flansch W1 aufgeschrumpft ohne Positionieren einer Magnetwalze W3 unter Verwendung eines Magnetkörpers 114 bei der Fertigung der Entwicklungshülse nach der dritten Ausführungsform. Im Ergebnis wurde der Flansch W1 schräg eingesetzt und angeschlossen, der Seitenschlag des Flansches W1 betrug 40 μm. Dies führte zu Dichteschwankungen in den erzeugten Bildern, was ein praktisches Problem darstellt.
Beim Vergleichsbeispiel 7 wurde ein Flansch W1 aufgeschrumpft, ohne eine Magnetwalze W3 zu positionieren, indem ein Magnetkörper 114 bei der Fertigung der Entwicklungshülse nach der vierten Ausführungsform verwendet wurde. Im Ergebnis wurde der Flansch W1 schräg eingeführt und angeschlossen, der seitliche Schlag des Flansches W1 betrug 50 μm.
Beim Vergleichsbeispiel 8 wurde ein Flansch W1 durch Aufschrumpfen ohne Fixierung einer Magnetwalze W3 bei der Herstellung der Entwicklungshülse nach der fünften Ausführungsform angebracht. Im Ergebnis wurde der Flansch W1 schräg und nur zur Hälfte eingesetzt. Außerdem betrug die Kraft zum Herausziehen des Flansches W1 5 kg oder weniger.
(Neunte Ausführungsform)
Ein Flansch mit einem gesinterten ölfreien Lager, dessen Innendurchmesser einen Wert zwischen 5,01 und 5,04 mm besitzt, wurde an einem Ende einer SUS304-Hülse W2 mit einem Außendurchmesser von 20,0 mm, einem Innendurchmesser von 18,8 mm und einer Länge von 321,4 mm angebracht. Wie in 29A zu sehen ist, war eine stufenförmige Muffenverbindung in dem anderen Ende der Hülse W2 ausgebildet. Anschließend wurde mit dem gleichen Verfahren wie bei der ersten Ausführungsform eine Überzuglösung aufgebracht. Danach wurde eine Magnetwalze W3 in die Hülse W2 eingesetzt und von dem gesinterten ölfreien Lager gehalten. Der Außendurchmesser des Lagers betrug 5 mm, die Abmessungstoleranz des Lagers gegenüber dem Inneren des anderen Endes der Hülse W2 betrug f8, das heißt ϕ4,972 bis ϕ4,990, und der Innendurchmesser des Lagers betrug 5,01 bis 5,04 mm. Die Muffenverbindung im anderen Ende der Hülse W2, an dem ein Flansch W1 angebracht wurde, besaß einen Innendurchmesser von 19,003 mm, eine Länge von 2,5 mm, einen Muffenverbindungs-Seitenschlag von 7 μm und eine Stirnflächen-Rechtwinkligkeit von 4 μm.
Das andere Ende der Hülse W2 wurde auf etwa 200°C mit Hilfe einer zugeführten Leistung von 1 kW während einer Zeit von 1 s erhitzt, wodurch sich der Durchmesser um 76 μm vergrößerte. Im Anschluß wurde mit der gleichen Prozedur wie bei der ersten Ausführungsform die Hülse W2 eingesetzt und verbunden. Außendurchmesser, Länge und Innendurchmesser des Verbindungsteils der Hülse W2 betrugen 19,016 mm; 2,3 mm bzw. 6 ± 0,2 mm.
Nach dem Verbinden des Flansches W1 mit der Hülse W2 wurde der Seitenschlag des Flansches W1 gemessen, er betrug 11 μm. Die erforderliche Kraft zum Herausziehen des Flansches W1 betrug 15 kg oder mehr. Die so gefertigte Entwicklungshülse wurde in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform eingesetzt, das Ergebnis bestand darin, daß keine Dichteschwankungen stattfanden und gute Bilder erzielt wurden.
(Zehnte Ausführungsform)
Nach der gleichen Prozedur wie bei der fünften Ausführungsform wurde eine Entwicklungshülse gefertigt, nur daß der Werkstoff der Hülse W2 von Aluminium auf SUS304 geändert wurde. Das Ergebnis bestand darin, daß der seitliche Schlag eines Flansches W1 10 μm betrug und die Ausziehkraft 20 kg betrug.
[Beispiele für Strukturen der Entwicklungshülse]
30 bis 34 veranschaulichen Entwicklungshülsen mit unterschiedlichen Strukturen. In diesen Zeichnungen bezeichnet Bezugszeichen 160 ein gesintertes ölfreies Lager zum axialen Lagern einer Magnetwalze W3.
In der in 30 gezeigten Entwicklungshülse ist das Lager 160 nur auf der Antriebsseite (auf der Seite des linken Flansches W1) angeordnet. Man beachte, daß es möglich ist, von einem Kunststoffflansch als Flansch W1 auf der antriebslosen Seite Gebrauch zu machen, also der rechten Seite in 30, während auf der Antriebsseite als Flansch W1 ein Aluminiumflansch verwendet wird, also auf der linken Seite in 30. Nach 31A wurden Lager 160 an beiden Enden einer Entwicklungshülse vorgesehen. Das Lager 160 auf er linken Seite der 31A läßt sich auch im Inneren der Hülse W2 anbringen, in welchem eine abgestufte Muffenverbindung nach 31B ausgebildet ist. Die in 32 gezeigte Entwicklungshülse enthält zwei Lager 160 auf der antriebsfreien Seite (auf der Seite eines rechten Flansches W1). In der Entwicklungshülse nach 33A ist der linke Flansch W1, 31A, in die Hülse W2 eingesetzt. In der in 33B gezeigten Entwicklungshülse ist das Lager 160 im linken Ende der Hülse W2 angebracht, in dem eine stufenförmige Muffenverbindung ausgebildet ist. Bei der Entwicklungshülse nach 34 ist das Lager 160 im Inneren eines linken Flansches W1 angebracht.
Sämtliche in den 30 bis 34 dargestellten Entwicklungshülsen können unter Verwendung der Fertigungsvorrichtungen nach den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen gefertigt werden.
[Praktisches Beispiel des Fertigungsverfahrens für eine photoempfindliche Trommel]
Aus einer Aluminiumlegierung wurde durch Extrudieren/Ziehen ein zylindrisches Rohr mit einem Außendurchmesser von 28,5 mm, einem Innendurchmesser von 27,1 mm und einer Länge von 260,5 mm hergestellt und als zylindrisches Element (im folgenden als „Hülse" bezeichnet) einer photoempfindlichen Trommel verwendet, in einem Endbereich dieser Hülse wurde eine Muffenverbindung mit einem Innendurchmesser von 26,900 mm und einer Länge von 7 mm ausgebildet. Der Innendurchmesser-Seitenschlag (Muffenverbindungs-Seitenschlag) betrug 8 μm, die Stirnflächen-Rechtwinkligkeit betrug 3 μm.
Eine wäßrige Ammoniaklösung aus Casein (11,2 g Casein, 1 g einer 28 %-igen wäßrigen Ammoniaklösung und 222 ml Wasser) wurde durch Tauchbeschichtung aufgebracht und getrocknet, um eine Untergrundschicht in einer Menge von 1,0 g/cm² zu bilden.
Anschließend wurden 1 Gew.-Teil Aluminiumchlorid-Phthalocyanin, 1 Gew.-Teil Bulyral-Harz (ESLECK BM-2 (Handelsbezeichnung), beziehbar von Sekisui Chemical Co., Ltd.) und 30 Gew.-Teile Isopropylalkohol in einem Kugelmühlen-Dispergierer 4 Stunden lang dispergiert. Die erhaltene Dispersion wurde auf die zuvor gebildete Untergrundschicht durch Tauchbeschichtung aufgebracht und getrocknet, um eine Ladungserzeugungsschicht zu bilden. Die Schichtdicke betrug 0,3 μm.
Außerdem wurden 1 Gew.-Teil Hydrazonverbindung, 1 Gew.-Teil Polysulfonharz (P1700 (Handelsbezeichnung), beziehbar von Union Carbite Co.) und 6 Gew.-Teile Monochlorobenzol gemischt und unter Verwendung eines Rührgeräts durch Rühren aufgelöst. Die erhaltene Lösung wurde auf die Ladungserzeugungsschicht durch Tauchbeschichtung aufgetragen und getrocknet, um eine 2 μm dicke Ladungstransportschicht zu bilden. Auf diese Weise wurde eine Hülse W2 einer photoempfindlichen Trommel hergestellt.
An einem Ende der Hülse W2 wurde mit Hilfe der Fertigungsvorrichtung der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ein Flansch W1 angebracht. Der Durchmesser und die Länge des Verbindungsteils des Flansches W1 betrugen 26,913 mm bzw. 2,0 mm. Ein vom Ende der Hülse W2 aus gemessener, 3 mm langer Bereich wurde mit einer zugeführten Leistung von 3 kW während einer Zeit von 1 s mit Hilfe der Heizvorrichtung 4 auf etwa 200°C erhitzt, um den Durchmesser um 108 μm zu vergrößern. Anschließend wurde der Flansch W1 eingesetzt und verbunden.
Der Seitenschlag des Flansches W1 wurde mit der gleichen Prozedur wie in 24A bis 24C gemessen, er betrug 10 μm. Die zum Herausziehen des Flansches W1 aufzubringende Kraft betrug 15 kg oder mehr. Anschließend wurde in das andere Ende der Hülse W2 ein weiterer Flansch eingepreßt, um die photoempfindliche Trommel zu vervollständigen.
Um gute latente Bilder mit Hilfe dieser photoempfindlichen Trommel zu erhalten, ist es bevorzugt, wenn der Seitenschlag des Flanschelements 20 μm oder weniger beträgt. Der Seitenschlag der gesamten photoempfindlichen Trommel läßt sich bei einer Genauigkeit von 20 μm oder weniger unterdrücken, wenn die photoempfindliche Trommel mit einer Einrichtung verbunden ist, mit der die Trommel gedreht wird. Um diese Genauigkeit zu erreichen, ist es notwendig, den Innendurchmesser-Seitenschlag (den Muffenverbindungs-Seitenschlag) des Verbindungsbereichs des zylindrischen Elements auf 10 μm oder weniger zu verkleinern und die Stirnflächen-Rechtwinkligkeit auf 10 μm oder weniger zu vermindern. Außerdem muß der Seitenschlag jeder Komponente des Flanschelements 5 μm oder weniger betragen. Unter diesen Verbindungsbedingungen wird der Seitenschlag des Flanschelements zu 20 μm oder weniger.
Die so gefertigte photoempfindliche Trommel wurde in einer Patrone eines Laserstrahldruckers der Firma CANON INC. montiert, und es wurde eine Bilderzeugung durchgeführt. Im Ergebnis wurden gute Bilder mit weder Abstandsschwankungen der Trommel noch Schleierbildung erhalten.
47 und 48 sind Schnittansichten einer photoempfindlichen Trommeleinheit in axialer Richtung. Ein Flansch 203 und ein Flansch 202 mit einer Zahnradeinheit 202c sind an den beiden Enden der photoempfindlichen Trommel 201 fixiert. Die Zahnradeinheit 202c wird gedreht durch Kämmen mit einem (nicht dargestellten) Antriebszahnrad. Bezugszeichen 204 bezeichnet ein Patronengehäuse. Die photoempfindliche Trommel 201 ist drehend im Inneren des Gehäuses 204 von Drehpositionierstiften 206 und 207 gelagert.
[Weitere Ausführungsform der Entwicklungshülsen-Fertigungsvorrichtung]
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der Entwicklungshülsen-Fertigungsvorrichtung wird ein Flansch W1 angebracht, nachdem in die Hülse W2 eine Magnetwalze W3 eingesetzt wurde.
Außerdem wurde bei den obigen Ausführungsformen zur Verbesserung der Genauigkeit der Mittelachse der Magnetwalze W3 in einer Entwicklungshülse W2 in den Flansch W1 ein Lager eingebaut, und die Mittelwelle der Magnetwalze W3 wird dabei von diesem Lager innerhalb des Flanschelements getragen. Als Mittelwelle der Magnetwalze W3 dient eine Eisenwelle.
Bei den obigen Ausführungsformen wird diese Entwicklungshülse mit einem Lager in einem Flanschelement und einer eine Eisenwelle aufweisenden Magnetwalze durch Schrumpfpassung zusammengebaut. Dieses Verfahren kann folgende Probleme mit sich bringen:
Im Fall der Schrumpfpassung kann eine hochgenaue Entwicklungshülse nach Abschluß der Schrumpfverbindung erzielt werden. Wenn allerdings die Hülse mittels Hochfrequenz erhitzt wird, heizt sich möglicherweise auch die Eisenwelle der Magnetwalze auf, wobei sie wärmebedingt expandiert. Wenn daher der Flansch W1 angebracht wird, ändert sich die Beziehung zwischen dem Lager innerhalb des Flansches und der Eisenwelle von einer Spielpassung in eine enge Passung, und dies kann zu einem Montagefehler führen. Außerdem kann die Wärmeleitung der Eisenwelle zu einer Verformung der Magnetwalze W3 oder zu einem Loskommen des Magneten von der Eisenwelle führen.
Diese Ausführungsform wurde im Hinblick auf diese Probleme geschaffen, die möglicherweise bei einem Temperaturanstieg der Eisenwelle entstehen.
Diese Ausführungsform hat viele Teile gemeinsam mit den Fertigungsvorrichtungen der ersten und der zweiten Ausführungsform, so daß nur die unterschiedlichen Teile beschrieben werden. Gleiche Bezugszeichen wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform stehen für gleiche Teile, auf ihre detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
Wie bereits oben erläutert wurde, ist der Außendurchmesser der Magnetwalze W3 kleiner als der Innendurchmesser einer Hülse W2, so daß die Magnetwalze W3 in der Hülse W2 nicht positioniert ist, sondern in ihr geneigt angeordnet ist. Wenn diese Neigung der Magnetwalze W3 groß ist und ein Flansch W1 am Ende (ϕd2) der Magnetwalze W3 angeschlossen ist, kann sie nicht in den Innendurchmesser, ϕd1 (50) eines Lagers 162 des Flansches W1 eingesetzt werden.
Wie in den 49 und 50 dargestellt ist, wird daher ein Lager 161 in der Hülse W2 plaziert und dient zum vorübergehenden Ausrichten der Magnetwalze W3 mit der Mittelachse der Hülse W2. Folglich wird ein Kollision zwischen dem Flansch W1 und der Magnetwalze W3 vermieden, so daß es möglich ist, den Flansch W1 in die Hülse W2 einzusetzen.
Man beachte, daß es sich bei der Magnetwalze W3 entweder um ein einstückig geformtes Teil mit Kunststoff handelt, dessen Oberfläche nicht leitend ist, oder daß es sich um ein einstückig geformtes Kunststoffteil handelt, in dessen Mittelachse ein Eisenkern eingesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform ist eine Schrumpfpassung einer Entwicklungshülse vorgesehen, wobei die Hülse W2 die Magnetwalze W3 mit einem Eisenkern beinhaltet.
Bei der in den 51 bis 53 dargestellten Schrumpfpassungsapparatur erzeugt ein Metallkörper, durch den Wirbelstrom fließt, im allgemeinen von sich aus Wärme mit Hilfe eines Hochfrequenz-Heizgeräts 4. Das Maß der Wärmeerzeugung wird nach folgender Gleichung berechnet, wenn die Bedingungen wie beispielsweise die Spulenform und die Metallform unverändert bleiben: P ∞ μr2/ρwobei P die Selbsterzeugungs-Wärmeleistung (W), ρ der spezifische Widerstand (Ωm) und μr die Permeabilität ist.
Im Fall von Aluminium gilt μr = 1 und ρ = 3,025 × 10^–8 (Ωm), im Fall von Eisen gilt μr = 1 und ρ = 9,71 × 10^–8 (Ωm). Das heißt, Eisen erzeugt leichter Wärme als Aluminium.
Insbesondere werden bei der Wärmeverbindung (54) mit der Magnetwalze W3 mit Eisenkern die Aluminiumhülse W2 und der Eisenkern der Magnetwalze W3 erhitzt, wenn durch eine Spule 113 ein hochfrequenter Strom fließt. Wenn der Eisenkern erwärmt wird, steigt die Temperatur des Harz-Magnetteils 180 durch Wärmeübertragung an. Folglich verformt sich der Harz-Magnetteil, oder es kommt zu einer Auflösung der Verklebung zwischen dem Harz-Magnetteil und dem Eisenkern, wodurch es unmöglich wird, eine zufriedenstellende Funktionsweise zu erreichen.
Beispielsweise fließt kein Wirbelstrom an der Oberfläche des Harzmaterials, welches einstückig mit der Magnetwalze W3 geformt ist, wie in 56 zu sehen ist. Folglich wird die Ausgangsleistung von der Hochfrequenz-Heizvorrichtung 4 schließlich nur dazu genutzt, die Aluminiumhülse W2 zu erwärmen. Im Ergebnis besitzt in 56 ein Bereich A einen Temperaturanstieg durch selbsterzeugende Wärme, es gibt allerdings keinen Temperaturanstieg in einem Bereich B.
Im Fall der Magnetwalze W3 mit Eisenkern nach 54 jedoch besitzen beide Bereiche A und B Temperaturanstiege. Wenn der Außendurchmesser der Aluminiumhülse W2 groß ist und der Außendurchmesser des Eisenkerns klein ist, ist der Temperaturanstieg im Eisenkern vernachlässigbar im Vergleich zu dem Temperaturanstieg der Aluminiumhülse, wenn die Erzeugung von magnetischem Fluß um die Spule herum berücksichtigt wird. Wenn dieser Temperaturanstieg aber nicht vernachlässigbar ist, wird von folgendem Verfahren Gebrauch gemacht.
Wie in 55 gezeigt ist, erfolgt eine magnetische Abschirmung durch Bedecken des Eisenkerns mit einer ferromagnetischen hohlzylindrischen Walze 170 (beispielsweise aus Cobalt oder Nickel), um dadurch zu verhindern, daß sich der Eisenkern erhitzt, indem ein durch Fließen des Eisenkerns von Wirbelstrom erschwert wird. Allerdings erzeugt die hohlzylindrische Walze 170 selbst Wärme, und der Öffnungsbereich der Aluminiumhülse W2 kühlt abrupt ab nach Abschluß der hochfrequenten Erhitzung. Wenn man die damit einhergehende Entstehung von Spiel berücksichtigt, muß die Vorrichtung folgendermaßen ausgestaltet sein: nach 57 ist die Vorrichtung so ausgestaltet, daß magnetische Abschirmblöcke 190 (zum Beispiel aus Cobalt oder Nickel) mit hoher Geschwindigkeit von Zylindern 191 oder von NC-Motoren auf die beiden Seiten des Eisenkerns bewegt werden können. Außerdem wird die Zufuhr von Kühlwasser in jedem Block 190 eingesetzt, um den Block konstant abzukühlen.
Man beachte, daß diese Blöcke 190 eine halbkreisförmige Form haben können, wie in 58 dargestellt ist.
Mit diesem magnetischen Abschirmungsverfahren läßt sich der Öffnungsteil der Hülse W2 erhitzen, ohne daß dabei der Eisenkern der Magnetwalze W3 erwärmt wird. In der Entwicklungshülse, in der die Magnetwalze W3 mit Eisenkern von den Lagern 162 und 160 in den Flanschen W1 aufgenommen wird, werden also die Flansche W1 glatt eingesetzt, ohne daß es zu einer Wärmeausdehnung des Eisenkerns der Magnetwalze W3 kommt.
Die vorliegende Erfindung ist für Änderungen und Modifikationen der obigen Ausführungsform zugänglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Gemäß der obigen Erläuterung von Ausführungsbeispielen wird die Engpassung zwischen dem zylindrischen Element und dem Flanschelement geändert zu einer Spielpassung durch Erweitern des Durchmessers des Verbindungsteils des zylindrischen Elements mittels Erwärmung. Hierdurch wird das Flanschelement in das zylindrische Teil eingepaßt, während der zylindrische Teil abgekühlt wird, und die einander gegenüberstehenden Teile des zylindrischen Elements des Flanschelements werden zusammengepreßt. Folglich lassen sich die Mittelachsen des zylindrischen Elements und des Flanschelements mit hoher Genauigkeit entsprechend der Verarbeitungsgenauigkeit der Verbindungsteile vom zylindrischen Element und Flanschelement ausrichten.
Bei diesem Verfahren beträgt im Fall der Entwicklungshülse der Seitenschlag des Verbindungsflansches 15 μm oder weniger. Dementsprechend besitzt die Entwicklungshülse einen geringen Seitenschlag insgesamt, wenn sie mit einer Einrichtung zum Drehen der Entwicklungshülse gekoppelt wird, so daß gute Bilder erhalten werden können.
Im Fall einer photoempfindlichen Trommel läßt sich außerdem der Seitenschlag des Verbindungsflansches auf 20 μm oder weniger reduzieren. Folglich besitzt die photoempfindliche Trommel nur einen geringen Seitenschlag insgesamt, wenn sie mit einer Einrichtung zum Drehen der Trommel gekoppelt wird, so daß gute Latentbilder erhalten werden können.
In einer Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung entweder der Entwicklungshülse oder der photoempfindlichen Trommel ist der Seitenschlag gering, wenn die Hülse oder die Trommel mit einer Dreheinrichtung gekoppelt wird, und die Lücke zwischen der Entwicklungshülse und der photoempfindlichen Trommel variiert nur geringfügig. Da außerdem gute Latentbilder erhalten werden, werden auch gute Bilder erzeugt.
Wenn außerdem ein zylindrisches Element Induktivität mittels Hochfrequenz erhitzt wird, läßt sich ein Temperaturanstieg im Endbereich einer Magnetwalze dadurch verringern, daß man den Endbereich der Magnetwalze magnetisch abschirmt. Folglich ist es möglich, eine wärmebedingte Verformung der Magnetwalze zu verhindern, ebenso wie ein Lösen der Haftverbindung zwischen dem Magneten und dem Eisenkern, so daß ein Montagefehler beim Einsetzen eines Flansches vermieden wird.
Außerdem wird die magnetische Abschirmvorrichtung gebildet durch zwei Teile einer ferromagnetischen Substanz, wobei jedes Teil in Form einer geschlossenen Schleife angetrieben wird. Wenn folglich ein Roboter einen Flansch einsetzt, lassen sich diese beiden Teile rasch in Stellungen zurückziehen, in denen sie keinen Einfluß auf den Einsetzvorgang haben. Dies ermöglicht ein glattes Einsetzen des Flansches.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die obigen Ausführungsformen, vielmehr sind verschiedene Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Der wirksame Schutzumfang der Erfindung ist also ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer zylindrischen Entwicklungshülse einer Bilderzeugungsvorrichtung, wobei ein Verbindungsabschnitt eines Flanschelementes (W1, W4) in einen Endabschnitt eines Hülsenelementes (W2) eingepasst wird und eine Magnetrolle (W3) in das Hülsenelement (W2) so eingesetzt wird, dass sich ein Endabschnitt der Magnetrolle (W3) durch das Flanschelement (W3, W4) erstreckt, mit den folgenden Schritten: Einstellen des Endabschnitt-Inneren (130) des Hülsenelementes (W2) und des Verbindungsabschnittes (131) des Flanschelementes auf Abmessungen, mit denen eine Engpassung zwischen Endabschnitt und Verbindungsabschnitt erreicht wird; Einsetzen einer Magnetrolle (W3) in das Hülsenelement (W2); Vergrößern des Endabschnitt-Innendurchmessers des Hülsenelementes (W2) durch Induktionsheizen des Endabschnittes des Hülsenelementes (W3), wodurch eine Spielpassung zwischen dem Endabschnitt-Inneren des Hülsenelementes (W2) und dem Verbindungsabschnitt des Flanschelementes (W1, W4) erreicht wird; Einpassen des Verbindungsabschnittes (131) des Flanschelementes (W1, W4) in den Endabschnitt (130) des Hülsenelementes (W2), während der Endabschnitt des Hülsenelementes (W2) gekühlt wird; und Drücken des Flanschelementes (W1, W4) in Einsetzrichtung zum Hülsenelement (W2) hin, so dass eine Stirnfläche (132) des Hülsenelementes an eine dieser gegenüberliegenden Fläche (133) des Flanschelementes (W1, W4) angrenzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Endabschnitt-Innendurchmesser des Hülsenelementes (W2) durch Induktionsheizen auf eine Temperatur vergrößert wird, so dass der Endabschnitt-Innendurchmesser des Hülsenelementes (W2) um 0,3 bis 0,5 Prozent eines Bezugsinnendurchmessers vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn der Verbindungsabschnitt (131) des Flanschelementes (W1, W4) in den Endabschnitt (130) des Hülsenelementes (W2) eingepasst wird, die Magnetrolle (W3) innerhalb des Hülsenelementes (W2) durch ein Positionierelement positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn der Verbindungsabschnitt (131) des Flanschelementes (W1, W4) in den Endabschnitt (130) des Hülsenelementes (W2) eingepasst wird, ein magnetischer Körper außerhalb des Hülsenelementes (W2) angeordnet wird und die Magnetrolle (W3) im Inneren des Hülsenelementes (W2) positioniert wird durch die zwischen magnetischem Körper und Magnetrolle (W3) wirkenden magnetischen Kraft.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn der Verbindungsabschnitt des Flanschelementes (W1, W4) in den Endabschnitt des Hülsenelementes (W2) eingepasst wird, zumindest ein Ende der Magnetrolle (W3) vom Hülsenelement (W2) des Flanschelementes (W1, W4) durch ein Lager axial gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wanddicke des Hülsenelementes (W2) 0,5 bis 1,5 mm beträgt, wobei das Verbindungsspiel zwischen dem Endabschnitt-Inneren (130) des Hülsenelementes (W2) und dem Verbindungsabschnitt (131) des Flanschelementes (W1, W4) 0,04 bis 0,2 Prozent des Bezugsinnendurchmessers beträgt, wobei der Auslauf (run-out) des Endabschnitt-Inneren (130) des Hülsenelementes (W2), wenn das Hülsenelement (W2) gedreht wird, nicht mehr als 10 μm beträgt und wobei die Verbindungslänge des Endabschnitt-Inneren (130) des Hülsenelementes (W2) und des Verbindungsabschnittes (131) des Flanschelementes (W1, W4) 1 bis 5 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Harz-Schicht auf einer Fläche des Hülsenelementes (W2) gebildet wird, bevor das Flanschelement (W1, W4) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Oberfläche des Hülsenelementes (W2) sandgestrahlt wird, bevor die Harzschicht gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Hülsenkörper (W2) eine fotoempfindliche Trommel (1101) einer Bilderzeugungsvorrichtung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei ein Endabschnitt der Magnetrolle (W3) mit einer magnetischen Abschirmeinrichtung bedeckt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die magnetische Abschirmeinrichtung den Endabschnitt des Hülsenelementes (W2) in Form einer geschlossenen Schleife umgibt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die magnetische Abschirmeinrichtung eine Antriebseinheit aufweist, um den Endabschnitt der Magnetrolle (W3) in Form einer geschlossenen Schleife zu umschließen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der geschlossene Schleifen-Abschnitt der magnetischen Abschirmeinrichtung aus zwei Teilen besteht.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die geschlossene Schleife durch Antrieb der beiden Teile ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die beiden Teile entsprechende Kühleinrichtungen aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die beiden Teile aus einer ferromagnetischen Substanz, wie Kobalt oder Nickel, hergestellt sind.
Vorrichtung zum Herstellen einer zylindrischen Entwicklungshülse einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Verbindungsabschnitt (131) eines Flanschelementes (W1, W4) in einen Endabschnitt (130) eines Hülsenelementes (W2) eingepasst wird, umfassend: eine Einrichtung zum Einsetzen einer Magnetrolle (W3) in das Hülsenelement (W2); eine Induktionsheizeinrichtung (4) zum Aufheizen des Endabschnittes (130) des Hülsenelementes (W2), dessen Abmessungen so eingestellt sind, dass eine Engpassung mit Bezug auf den Verbindungsabschnitt (131) des Flanschelementes (W1, W4) erreicht wird, auf eine vorbestimmte Temperatur, wodurch der Innendurchmesser des Endabschnittes (130) des Hülsenelementes (W2) vergrößert wird, so dass die erforderliche Spielpassung mit dem Verbindungsabschnitt (131) des Flanschelementes (W1, W4) erreicht wird; und eine Einpasseinrichtung (2) zum Einpassen des Verbindungsabschnittes (131) des Flanschelementes (W1, W4) in den Endabschnitt (130) des Hülsenelementes (W2), während der Endabschnitt (130) des Hülsenelementes (W2) abgekühlt wird, so dass die Mittelachse des Flanschelementes (W1, W4) auf die Mittelachse des Hülsenelementes (W2) ausgerichtet wird, wodurch eine Stirnfläche des Hülsenelementes (W2) an einer dieser gegenüberliegenden Fläche des Flanschelementes (W1, W4) angrenzt, wobei die Einpasseinrichtung (2) umfasst: eine Klemmeinheit (Y3) zum Klemmen des Flanschelementes (W1, W4) und eine Ausrichteinheit (Y1) zum Halten der Klemmeinheit (Y3) derart, dass diese in zur Einpass-Richtung des Flanschelementes (W1, W4) senkrechten Richtung mit Bezug zu dem Hülsenelement (W2) frei versetzbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Einpasseinrichtung (2) weiterhin umfasst: eine Winkeljustiereinheit (Y2), die eine Neigung der Klemmeinheit (Y3) zu ermöglichen vermag.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, weiterhin umfassend: einen magnetischen Körper (114), der außerhalb des Hülsenelementes (W2) angeordnet ist, um die Magnetrolle (W3), die ins Innere des Hülsenelementes (W2) eingesetzt ist, im Inneren des Hülsenelementes (W2) durch eine magnetische Kraft zu positionieren, die zwischen dem magnetischen Körper (114) und der Magnetrolle (W3) wirkt, wenn der Verbindungsabschnitt (131) des Flanschelementes (W1, W4) in den Endabschnitt (130) des Hülsenelementes (W2) eingepasst ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Induktionsheizeinrichtung (4) versehen ist mit einer Hochfrequenz betreibbaren Induktionsheizspule (113), die als eine geschlossene Schleife ausgebildet ist.
Entwicklungsvorrichtung mit einer im Verfahren nach Anspruch 9 hergestellten Entwicklungshülse (1020) zum Aufbringen eines Entwicklers auf ein fotoempfindliches Glied (1101), das durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 hergestellt ist, und zum Empfangen einer Bildinformation von einem Informationsaufzeichnungsmedium, um das Bild auf dem fotoempfindlichen Glied (1101) zu visualisieren, umfassend: ein Rahmenelement zum Halten eines Lagerelementes, um die Entwicklungshülse (1020) axial zu lagern.