JP2007310021A - 感光ドラム用素管 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラムとして使用したときに光源による露光に対するノイズの影響を抑制して高い印刷品質を得ることができる感光ドラム用素管を提供する。
【解決手段】 外周面に感光剤を塗着することによって感光ドラムを構成できる感光ドラム用素管１において、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって両端開口した円筒体に形成され、その円筒体の外周面に、円筒状の軸心方向に沿って平行に延びる溝状の微細凹凸を有する加工模様４が設けられている。この加工模様４が、管厚方向への加工深さＲａが１０μｍ以下に設定された微細凹凸を有する表面粗さに形成することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザプリンタなどの電子写真式プリンタやカラー複写機などの感光ドラムの基体となる感光ドラム用素管に関するものである。

近年、オフィス業務の効率化の要望が高まりつつあるのに伴ってＯＡ化が進展し、電子写真式プリンタやカラー複写機などのＯＡ機器の需要は益々増大し、機器の軽量化や高画質化などの品質向上の要求も高まっている。上記プリンタや複写機は、帯電器で感光ドラムの表面を一様に帯電させ、その感光ドラム表面上に、データイメージに応じた光源による露光を行ってデータイメージの静電像を作り、その静電像に、電荷を与えたトナーを付着させ、さらに、感光ドラムに付着したデータイメージ状のトナーを印刷用紙に転写し、定着部でトナーを溶融して印刷像をつくり、感光ドラム上の電荷を除電ランプで除去する過程を経て、印刷を行うようになっている。データイメージをつくる光源としては、レーザ光源、発光ダイオード、特殊電子管および液晶シャッタなどが用いられる。

一般に、上記感光ドラムは、アルミニウムまたはアルミニウム合金により両端開口した円筒体に形成された素管を基体として使用し、この素管の表面に、有機感光体、アモルファスシリコンまたはセレンなどの感光剤を塗着して製作されている。この感光ドラムの基体となる上記素管には、表面粗さが微小で平滑性が良いこと、スクラッチ傷などの表面欠陥が無いことなどが要求される。

そこで、従来では、図６に示すような工程を経て感光ドラム用素管４２を製作している。すなわち、先ず、図６（ａ）に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金を素材として押し出し加工または引き抜き加工を行うことにより円筒状の前処理管４０を製作し、この前処理管４０の外周面に多くの凹凸や傷が存在するので、前処理管４０をこれの両端を保持して回転させた状態で、その前処理管４０の一端側の表面にバイト４１を当接させて、このバイト４１を前処理管４０の表面に対し所定の相対位置に保持しながら矢印で示すように前処理管４０の他端側に向け直線移動させることにより、前処理管４０の表面を所定の表面粗さにするための切削加工を施して、図６（ｂ）に示す感光ドラム用素管４２を製作している。

また、従来では、上述と同様の工程を経て製作した前処理管を、第１工程でセンタレス研磨加工を施すことにより、表面の大きな傷を除去し、且つ真円度などの寸法精度を整え、つぎに、第２工程で電解複合研磨加工を施すことにより、表面の微細な傷をも除去し、さらに、第３工程でローラーバーニング加工を施すことにより、表面を平滑して、感光ドラム用素管を製作することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１２２３１０号公報

しかしながら、図６（ｂ）に示す感光ドラム用素管４２は、図６（ａ）の工程において、回転する前処理管４０に対しバイト４１を前処理管４０の軸心方向に移動させながら切削加工を施して製作することから、円筒状の軸心方向に対し直交方向、つまり円周方向に沿って延びる溝状の微細な凹凸を有する加工模様４３が表面に形成されるため、感光ドラムとして使用するときの光源による露光時にノイズの影響を受け易く、印刷品質が低下する問題がある。すなわち、上記加工模様４３は感光ドラムの回転方向に沿った溝状に形成されるため、加工模様４３の一部に欠陥が存在した場合には、露光時に上記欠陥に対応して静電像に発生するノイズが、感光ドラムの回転に伴って全円周方向の全体にわたり、且つ同一円周箇所に連続的に顕れる結果、印刷品質を著しく低下させてしまうことになる。

また、上記感光ドラム用素管４２は、バイト４１を前処理管４０の一端側から他端側まで直線移動させて前処理管４０の切削加工を行う工程を経て製作されるので、この切削加工の工数が多くなるのに伴って加工コストが高くなる。しかも、前処理管４０は、延伸性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金を素材として押し出し加工または引き抜き加工を行って製作されるので、加工歪みが生じ易いことから、真円度などの寸法精度を所要値に確保しようとすれば、管厚を薄くするのに限度があり、管厚を薄くすることができない。

一方、特許文献１に開示の感光ドラム用素管は、表面不良が発生しないように高精度に鏡面加工することが可能であるから、感光ドラム用素管に要求される品質を十分に確保できる利点がある反面、少なくとも第１ないし第３の多くの工程を組み合わせた過程を経へ製作されるので、加工コストが高くなり過ぎる問題がある。

本発明は、前記従来の課題に鑑みてなされたもので、感光ドラムとして使用したときに光源による露光に対するノイズの影響を抑制して高い印刷品質を得ることができる感光ドラム用素管を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外周面に感光剤を塗着することによって感光ドラムを構成できる感光ドラム用素管において、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって両端開口した円筒体に形成され、その円筒体の外周面に、円筒状の軸心方向に沿って平行に延びる溝状の微細凹凸を有する加工模様が設けられていることを特徴としている。

請求項２に係る発明の感光ドラム用素管は、請求項１の発明における加工模様が、管厚方向への加工深さが１０μｍ以下に設定された微細凹凸を有する表面粗さに形成されている。

請求項１の発明では、感光ドラムに構成してプリンタや複写機に用いたときに、加工模様の一部に欠陥が存在した場合であっても、露光時に上記欠陥に対応して静電像に発生するノイズが感光ドラムの１回転当たり１回顕れるだけであって、光源による露光時にノイズの影響を受け難いので、印刷品質が向上する。

請求項２の発明では、印刷むらや黒点などの印刷欠陥の発生が抑制されて、印刷品質の一層の向上を図ることができる感光ドラムを構成できる。

以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態に係る感光ドラム用素管１を示す斜視図および（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この感光ドラム用素管１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を素材として、両端開口した円筒体に形成され、外周面における両端近傍の被保持部２，３を除く外周面に、円筒状の軸心方向に沿って平行に延びる溝状の微細凹凸を有する加工模様４が形成されている。この加工模様４は、管厚方向への加工深さＲａが１０μｍ以下になるように設定して設けられており、この実施の形態において、上記加工深さＲａは１．３１μｍ〜１．３４μｍに形成されている。

上記感光ドラム用素管１は、両端の被保持部２，３の管厚Ｒｂがこれらの間の主要部の管厚Ｒｃよりも大きく設定して形成されている。具体的な数値を示すと、主要部の管厚Ｒｃは、被保持部２，３の管厚Ｒｂよりも０．０３ｍｍ〜０．２ｍｍ程度小さい値であって、２５０ｍｍ以上の管長さを有する素管１において、０．３ｍ〜０．７ｍｍ程度に設定されている。つまり、主要部の管厚Ｒｃは、管長さに対し０．０８〜０．３％に設定されており、これにより、熱容量が低い場合であっても、所要の強度を確保できる。

この感光ドラム用素管１は、外周面に感光剤を塗着することにより、以下のような顕著な効果を奏する感光ドラムを得ることができる。すなわち、上記感光ドラム用素管１は、溝状の微細凹凸を有する加工模様４が円筒状の軸心方向に沿った配置、つまり感光ドラムの回転方向に対し直交方向に沿った配置で形成されているため、プリンタや複写機に用いたときの光源による露光時にノイズの影響を受け難く、印刷品質が向上する。何故ならば、加工模様４の一部に欠陥が存在した場合であっても、露光時に上記欠陥に対応して静電像に発生するノイズが感光ドラムの１回転当たり１回顕れるだけであって、ノイズの影響が極めて少ないことから、印刷品質の低下を招くことがないからである。しかも、加工模様４は、加工深さＲａが１０μｍ以下になるように設定して形成されており、これにより、印刷むらや黒点などの印刷欠陥の発生が抑制されて、印刷品質の一層の向上を図ることができる。

また、上記感光ドラム用素管１は、後述する製造方法を採用して製造することにより、主要部の管厚を０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度の薄い形状に容易に形成できるので、材料使用量を節約して材料コストの低減を図ることができるとともに、真円度などの寸法精度を高めて高精度な形状とすることができ、これによっても感光ドラムとして使用するときの印刷品質の一層の向上を図ることができる。

さらに、上記感光ドラム用素管１は、感光ドラムとして使用するときに回転駆動源に保持されて軸回転される両端の被保持部２，３が主要部よりも大きな管厚Ｒｂを有しているので、管厚Ｒｂが大きい分だけ強度が増大して、回転駆動源に安定な保持状態で回転駆動され、しかも、真円度が一層高まる副次的効果も得られる。ここで、被保持部２，３の管厚Ｒｂは主要部の管厚Ｒｃよりも０．２ｍｍ程度大きく設定することが好ましい。これにより、製管後に被保持部２，３の外径が大きくなり過ぎて主要部の印刷用紙に対する接触面積が減少するのを防止できるとともに、高精度な真円度と軽量化の双方を同時に満足することができる。

図２は本発明に係る他の実施の形態に係る感光ドラム用素管７を示す縦断面図であり、同図において、図１と実質的に同一若しくは相当するものには同一の符号を付して、重複する説明を省略することにより、冗長な説明とならないように図る。この感光ドラム用素管７では、加工模様４の深さＲａおよび主要部の管厚Ｒｂがそれぞれ一実施の形態と同一に設定されており、一実施の形態と相違するのは、被保持部２，３の管厚Ｒｃを主要部の管厚Ｒｂと同一に形成するとともに、被保持部２，３の外径を主要部の外径よりも小さく形成した構成のみである。

上記感光ドラム用素管７は、全体に同一の管厚（Ｒｂ＝Ｒｃ）を有する円筒状の円筒体を製作したのちに、その円筒体の両端部を縮径加工して被保持部２，３を形成することにより製管できるから、一実施の形態のように主要部の管厚Ｒｂよりも大きな管厚Ｒｂに設定した被保持部２，３を有する管状体を製管する場合に比較して、製造が容易となる利点がある。また、被保持部２，３は、主要部と同一の管厚Ｒｂに形成されているが、外部から加わるねじれなどに対して素材が有する強度は、厚みが同一である場合に、径が小さい程大きくなるので、一実施の形態と同様の強度を有したものとなる。ここで、被保持部２，３は、主要部に対し内径が２．５〜５％程度小さい形状に設定することが好ましい。これにより、全体に同一の管厚を有する管状体を製管したのちに両端部を縮径する際に、しわなどが発生することなく好適に縮径加工することができる。

つぎに、上述した顕著な効果を有する一実施の形態の感光ドラム用素管１を好適に製造することができる製造方法について、図３ないし図５を参照しながら説明する。先ず、この製造方法の概略を説明すると、図５（ａ）に示す形成素材としてのアルミニウムまたはアルミニウム合金により円盤状に形成されたペレット８を、図３の概略横断面図に示す第１の工程でインパクト成形することにより、図５（ｂ）に示す有底円筒状の中間カップ体９を形成し、この中間カップ体９を、図４の概略横断面図に示す第２の工程でＤＩ（ｄｒａｗｉｎｇとｉｒｏｎｉｎｇ、つまり絞り加工としごき加工の両方を連続的に一挙に行う）加工することにより、図５（ｃ）に示す所望の管厚に薄肉化された前処理管１０を形成し、この前処理管１０の両端を、１点鎖線で示す切断線に沿ってそれぞれ切断すれば、図１に示した感光ドラム用素管１が得られる。

図３は、上記第１の工程においてインパクト成形を行うプレス機を示し、ダイスホルダ１１にダイス１２が固定されている。このダイス１２の加工孔１２ａには、図５（ａ）で示した形成素材としての円盤状のペレット８が供給される。ペレット８の材料としては、製造すべき感光ドラムの軽量化が図れることと、この第１の工程におけるインパクト成形に要求される展伸性を有していることとにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いる。具体的には、ＪＩＳ規格のＡ３００３番、Ａ３００４番またはＡ３００５番に近似した化学成分を有するアルミニウム合金を用いるのが好ましい。このようなアルミニウム合金はインパクト成形に極めて適した展伸性を有しているとともに、成形後に好ましい加工硬化を得ることができる。ペレット８は、８ｍｍ〜１２ｍｍの厚みの円盤状とすることが好ましい。

上記ペレット８がダイス１２の加工孔１２ａに挿入されると、図３（ｂ）に示すように、パンチホルダ１３に保持されたパンチ１４がダイス１２側に近接移動されて、ダイス１２の加工孔１２ａ内に打ち込まれる。これにより、ペレット８は、パンチ１４により押し潰されて、パンチ１４と加工孔１２ａの孔壁との隙間に押し込まれるように展延されながら、パンチ１４の外周面に沿って伸び上がっていくように鋳造される。パンチ１４が所定のストロークだけ移動し終えたときには、図５（ｂ）に示す形状の中間カップ体９が形成される。

この中間カップ体９は、インパクト成形による一工程で形成されたものであるから、歪に変形した加工歪が若干存在する。そこで、上記中間カップ体９は、空気暴露状態で８時間の処理時間にわたり３５０℃の温度で熱処理を行うことにより、上記加工歪が取り除かれる。なお、この熱処理を省略しても、次に説明する第２の工程におけるＤＩ加工において上記加工歪みを十分に修正できるので、支障がない。

つぎに、所定のストロークだけ移動し終えたパンチ１４は、図３（ｃ）に示すように、ダイス１２から離間した元の位置に向け移動する。このとき、成形加工された中間カップ体９は、パンチ１４に付着した状態でパンチ１４によって加工孔１２ａから引き出されたのちに、ストリッパ１７によってパンチ１４から取り外される。

上記中間カップ体９の厚みは、パンチ１４とダイス１２の加工孔１２ａの孔壁との隙間によって任意に設定される。ここで、中間カップ体９は、側面部の厚み／底面部の厚みの比が０．６５〜１の範囲になるように設定してインパクト成形することが好ましい。すなわち、側面部の管厚が薄い中間カップ体９は、後工程のＤＩ加工時の加工負担が少なくてすむ反面、所要の管厚を有する素管１を得るためのコントロールが難しくなり、逆に側面部の管が厚い中間カップ体９は、所要の管厚を有する素管１を得るためのコントロールを良好に行える反面、ＤＩ加工時の加工負担が大きくなるからである。

なお、中間カップ体９は、上記実施の形態のインパクト成形で製作するのに代えて、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板厚が０．６〜１．２ｍｍ程度の板材をカップ状に絞り加工することによって製作することもでき、この場合には、インパクト成形の場合に比べて材料の加工歪が少ない中間カップ体を得ることができる。

上記中間カップ体９は、図４に示す第２の工程において、絞り兼しごき加工機によって１段の絞り加工と３段のしごき加工とを連続的に一挙に行うＤＩ加工されることにより、図５（ｃ）に示す所望形状の前処理管１０に形成される。この絞り兼しごき加工機は、中間製品搬送部１８、ダイス機構１９およびストリッパ２０などを備えて構成されている。ダイス機構１９には、絞りダイス１９Ａおよび第１ないし第３のしごきダイス１９Ｂ〜１９Ｄが配設され、これらダイス１９Ａ〜１９Ｄは、ＤＩパンチ２１の軸心と同心となるように位置決めされて直列に配置されている。ＤＩパンチ２１には、図１の素管１の被保持部２，３の内径と同一の外径に形成された２つ（一方のみ図示）の小径部２１ａが、素管１の２つの被保持部２，３の間隔に対応する配置で形成されている。

中間製品搬送部１８は、中間カップ体９を順次成形箇所に搬送する。成形箇所に搬送されて位置決めされた中間カップ体９は、はずみホィール（図示せず）によって駆動されるＤＩパンチ２１の押動により、絞りダイス１９Ａによってその形状がＤＩパンチ２１の外形状に沿った形状になるように絞られる。この絞りダイス１９Ａを通過し終えたカップ体は、中間カップ体９に対し若干縮径され、且つ胴長に変形されるが、その肉厚などに変化がない。

つぎに、絞りダイス１９Ａを通過し終えたカップ体は、ＤＩパンチ２１の押動が進むことにより、第１のしごきダイス１９Ｂによって第１段のしごき加工が施され、側周部が展伸されてその肉厚が僅かに小さくなるとともに加工硬化によって硬度が高められる。この第１のしごきダイス１９Ｂを通過し終えたカップ体は、ＤＩパンチ２１の押動がさらに進むことにより、第１のしごきダイス１９Ｂよりも小さいしごき加工孔を有する第２のしごきダイス１９Ｃ、次いで第２のしごきダイス１９Ｃよりも更に小さいしごき加工孔を有する第３のしごきダイス１９Ｄによって、第２段および第３のしごき加工が順次施され、その側周部が順次延伸されて管厚が更に微小になるとともに加工硬化によって硬度が一層高められていく。

最終段の金型である第３のしごきダイス１９Ｄの内周面には、図１の感光ドラム用素管１の加工模様４に対応した微細な凹凸形状、つまり筒心方向に沿って延びる微細な溝状を有する凹凸形状の表面粗さ形成用模様（図示せず）が形成されている。したがって、カップ体がＤＩパンチ２１の押動を受けて第３のしごきダイス１９Ｄを通過し終えたときには、このカップ体が第３のしごきダイス１９Ｄの表面粗さ形成用模様の微細な溝形状に合致した方向に直線移動されることから、カップ体の外表面の所要箇所に図１に示す加工模様４が形成される。また、カップ体の所定間隔を存した２箇所には、ＤＩパンチ２１の小径部２１ａによって管厚の大きい図１に示した被保持部２，３が形成される。これにより、図５（ｃ）に示す前処理管１０が出来上がる。

この前処理管１０は、ストリッパ２０によって絞り兼しごき加工機から取り外されたのち、図５（ｃ）に１点鎖線で示す切断線に沿って切断されることにより、前処理管１０の底部および耳部がそれぞ除去されて、図１に示した感光ドラム用素管１となる。

上記製造方法を採用することにより、軸心方向に平行に延びる微細な溝状を有する加工模様４と、両端部に形成されてこれらの主要部よりも管厚の大きい被保持部２，３とを有する、図１の感光ドラム用素管１を高精度に製造することができる。その場合、加工模様４の凹凸深さＲａは、ＤＩ加工機の最終段のしごきダイス１９Ｄの内周面に設けられる表面粗さ形成用模様によって任意に設定することができる。すなわち、異なる種々の表面粗さ形成用模様を設けたしごきダイス１９Ｄを予め複数種類用意しておき、製造すべき感光ドラムに対応する所要の表面粗さ形成用模様を有するしごきダイス１９Ｄを選択してＤＩ加工機に取り付ければよい。但し、形成される加工模様４は、何れも１０μｍ以下の凹凸深さＲａに設定されており、これにより、感光ドラムとして用いたときに、印刷むらや黒点などの発生が抑制される。加工模様４の加工深さＲａは、本件発明者らによる試作品の実測値において、１．３１μｍ〜１．３４μｍであった。

また、上記製造方法は、任意の形状を一工程で製作可能なインパクト成形によって有底円筒状の中間カップ体９を一挙に製作し、この中間カップ体９をＤＩ加工により前処理管１０に加工するので、共にパンチ１４，２１の１ストロークの移動のみで成形できる第１および第２の工程を有するだけであり、従来のようにバイトによる切削加工や多くの工程を組み合わせた過程を経て製造する場合に比較して、工程数が格段に少ないことによって生産性が高く、その分だけ製造コストが低減して安価に製造できる。

しかも、中間カップ体９をＤＩ加工する第２の工程では、最終段のしごきダイス１９Ｄの内周面とＤＩパンチ２１の外周面との隙間によって形成すべき管厚を任意に設定して高精度に形成でき、且つ各ダイス１９Ａ〜１９ＤとＤＩパンチとの相対位置によって設定して真円度に高精度に形成できるので、真円度などの寸法精度が高く、管厚を可及的に薄くしながらも加工硬度が高まることによって十分な耐圧強度を有する素管１を確実に製作できる。例えば、実測によると、最終段のダイス１９Ｄの真円度を５μｍ以下に抑えることにより、製作後の素管１に０．０５ｍｍ以下の円筒度を得られることが確認できた。但し、上記管厚は、中間カップ体９の管厚に対するしごき率が３０〜８０％の範囲内になるように設定してＤＩ加工することが好ましい。具体的には、２５０ｍｍの長さを有するものにおいて０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの非常に薄い管厚の素管１を容易、且つ高精度に製作でき、この管厚が薄くなる分だけ材料使用量が少なくなってコストを一層低減できる。また、前処理管１０は中間カップ体９をＤＩ加工するので、無理なくＤＩ加工して所望形状の前処理管１０を安定に製作できる。

さらに、上記ＤＩ加工では、小径部２１ａを有するＤＩパンチ２１を用いることにより、０．１ｍｍ程度の段差を有するものを容易に加工できるので、主要部の管厚Ｒａよりも大きな管厚を有する被保持部２，３を両端部に高精度に形成することができる。

なお、図２の感光ドラム用素管７の製造に際しては、第２の工程において、小径部２１ａを備えない円柱状のＤＩパンチを用いてＤＩ加工を行うことにより、全体が同一の管厚に形成された円筒状の前処理管を製作し、この前処理管の両端部を切断除去したのち、この切断した両端部を、ガイド斜面を有する縮径管内に圧入することにより、被保持部２，３を形成する手順で行う。

この発明の感光ドラム用素管は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を素材として形成した両端開口の円筒体の外周面に、円筒状の軸心方向に沿って平行に延びる溝状の微細凹凸を有する加工模様を設けたので、光源による露光時のノイズの影響が軽減されて印刷品質が向上する感光ドラムを提供することができる。

（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態に係る感光ドラム用素管を示す斜視図および（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 本発明に係る他の実施の形態に係る感光ドラム用素管を示す縦断面図。 （ａ）〜（ｃ）は同上の感光ドラム用素管を製造するに際しての第１の工程を工程順に示した概略横断面図。 同上の感光ドラム用素管を製造するに際しての第２の工程を示した概略横断面図。 （ａ）は同上の第１の工程において形成素材として用いるペレットを示す斜視図、（ｂ）は第１の工程で得られた中間カップ体を示す斜視図、（ｃ）は第２の工程で得られた前処理管を示す斜視図。 （ａ），（ｂ）は従来の感光ドラム用素管の製作過程を示す概略斜視図および感光ドラム用素管の斜視図。

符号の説明

１，７ 感光ドラム用素管
４ 加工模様
Ｒａ 加工深さ

Claims (2)

1. 外周面に感光剤を塗着することによって感光ドラムを構成できる感光ドラム用素管であって、
   アルミニウムまたはアルミニウム合金によって両端開口した円筒体に形成され、その円筒体の外周面に、円筒状の軸心方向に沿って平行に延びる溝状の微細凹凸を有する加工模様が設けられていることを特徴とする感光ドラム用素管。
2. 加工模様が、管厚方向への加工深さが１０μｍ以下に設定された微細凹凸を有する表面粗さに形成されている請求項１に記載の感光ドラム用素管。

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