JP4174388B2 - 電子写真感光ドラムユニットの製造方法 - Google Patents
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Description
抜き等の方法により円筒状に加工後、矯正手段により円筒精度を高め、所定の長さに切断する方法が挙げられる。さらには前記の方法で製造された部材の外周面を切削加工によって仕上げる方法(例えば、特許文献1参照)が開発されている。この方法は、通常、旋盤加工とも呼ばれており、例えば円筒部材の中心軸を一定に保ちながら回転させ、該円筒部材の外周部に切削工具を当て中心軸と平行に一定の速度で送りながら切削加工する方法である。しかしながら、上記のような方法で製造した場合でも、円筒部材の内周の心と外周の心が一致せず数ミクロン〜数十ミクロン程度の偏肉が存在している場合が多い。さらに、製造工程中に精度により円筒部材を選別して高精度の円筒部材のみを使用してドラムユニットを作成する方法も知られているが、コスト高となることが避けられない。
(1)軸又は軸受部を有する端部係合部材を、感光層を有する円筒部材の端部に組みつける工程を少なくとも有し、該端部係合部材を該円筒部材の端部に組みつける工程の後で、該端部係合部材の軸又は軸受部を加工する加工工程を行う電子写真感光体ドラムユニット
の製造方法であって、
該加工工程は、該電子写真感光体ドラムユニットを円筒部材外周基準の中心軸を中心に回転させた状態で、該端部係合部材の軸又は軸受部を該円筒部材外周基準の中心軸と同一中心軸を有する相似円状に加工する工程であり、かつ、
該加工工程において、該円筒部材の両側の端部より同時に該端部係合部材の軸又は軸受部を加工することを特徴とする電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
(2)前記加工工程は、切削加工又は研削加工により行われることを特徴とする(1)に記載の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
(3)前記加工工程は、円筒部材外周面に当接するように複数のローラを配置して前記円筒部材を支持し、前記複数のローラのうち少なくとも1つのローラを駆動して前記円筒部材を回転させた状態で加工を行う工程であることを特徴とする(1)又は(2)の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
(4)前記複数のローラのうち回転軸を共有し円筒部材の同一母線上の両端部を支持するローラ群を1組としたとき、前記加工工程において、3組以上のローラ群が円筒部材に当接し、そのうち2組のローラ群は前記円筒部材外周基準中心軸より低い位置で前記円筒部材の外周面の異なる母線上に当接して円筒部材を略水平に支持し、そのうち1組のローラ群は前記円筒部材外周基準中心軸より高い位置に当接し、その中の1つ以上のローラを駆動することにより電子写真感光体ドラムユニットの回転を行うことを特徴とする(3)の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
(5)前記加工工程において、前記端部係合部材の軸又は軸受部を加工する位置が、電子写真感光体ドラムユニットの前記円筒部材外周基準中心軸及び異なる母線上に当接して円筒部材を略水平に支持する2組のローラ群のうち円筒部材の一方の端部にローラが当接する位置を結ぶ直線で挟まれる角度を2等分するような直線に対して、45度以上135度以下の方向である(4)の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
(6)前記円筒部材外周基準中心軸を中心点とし、異なる母線上に当接して円筒部材を略水平に支持する2組のローラ群のうち円筒部材の一方の端部にローラが当接する位置を結ぶ直線で挟まれる角を2等分した角度をθ(度)とし、前記ローラを当接した前記円筒部材両端部外周の一方の前記加工前の端部真円度をA(μm)、他方の前記加工前の端部真円度をB(μm)とし、前記円筒部材の前記加工前の円筒度をC(μm)としたとき、A、B及びCが、下記式を満たすことを特徴とする(4)又は(5)の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
0≦(Asinθ+Bsinθ+C)≦50μm
いては、円筒部材の外径精度が良好であれば、それ以外の精度、例えば円筒部材の偏肉度、同心度、円筒部材内径部分の寸法精度、真円度、端部係合部材の軸又は軸受部の偏心、寸法精度、真円度、表面粗さ端部係合部材の外周の寸法精度、真円度、円筒部材及び端部係合部材を組みつけるときの軸又は軸受部と円筒部材外周の同軸度、寸法精度が大幅に緩和される。
用の設備投資が必要でありコスト的に不利である。単なる軸(又は軸受部)加工ではドラムユニットを固定し加工工具を回転させる例、加工工具を固定してドラムユニットを回転させて加工する例、双方を移動させて加工する例も挙げられる。
る状態で、係合部材9a、9bの軸10a、10b(図の例では軸外周)それぞれに工具11a、11bをあて、円筒部材外周2と同心状に加工できるように加工工具11a、11bを設置する。加工工具11a、11bは工具台12a、12bに固定され工具台はレール13a、13b上に乗っており、軸(又は軸受部)加工面に沿って必要に応じて移動可能である。さらにドラムユニット6が円筒部材中心軸と平行方向(図1において左右方向)に振れるのを防止するため、ドラムユニット側面に接する振れ防止ローラ14a、14bを備えることも好ましい。
具」を代表して「切削工具」という)を当接して加工を行う位置に関しては、図2に示すようにドラムユニットの円筒部材外周に、異なる母線上で当接された前記2組の支持ローラ3、4の当接位置と円筒部材外周基準中心軸を結ぶ直線16a、16bで挟まれる角を2等分する直線15に対して90度方向で軸に切削工具を当てることが最も好ましい。図1、2の加工装置を例に説明すると、円筒部材の外径にバラツキがあって径が大きい円筒部材を加工する場合、ドラムユニットは下方より支持ローラで支持されているため回転軸は直線15の延長方向の(上方向)に移動する。切削工具が直線15に対して90度の方向で当接していれば、切削工具の刃先と円筒部材外周基準中心軸との距離の変動が少なく加工後の軸径の変化が少ないという効果が得られる。すなわち円筒部材外径のばらつきがあっても加工後の軸径のバラツキを押えることが可能となる。直線16a、16bで挟まれる角の2等分線(直線15)と切削工具を当てる方向(直線17)で挟まれる角度は45度以上135度以下の方向、特に75度以上105度以下の方向で本発明の効果が得られる。
(1)図1、2に示すように、円筒部材外周基準中心線8より低い位置の円筒部材外周に、異なる母線上で当接された2組の支持ローラ3aと3b、4aと4bは、それぞれ円筒部材両端部近傍を支持している(図1において4aと4bの円筒部材に対する当接部は2aと2bである)。
(2)さらに支持ローラ3aと4a、3bと4bは円筒部材の端部近傍の同一周上(図1の2a、2b)を支持している。
(3)加工工具11a、11bは、前記円筒部材外周基準中心軸8を中心点とし、中心軸8より低い位置に配置される2組の支持ローラ3(3a、3b)、4(4a、4b)の当接位置を結ぶ直線(16a、16b)で挟まれる角2θを2等分する直線15に対して、概略90度の方向の軸(又は軸受部)周上に当てる。
0≦(Asinθ+Bsinθ+C)≦50μm
本発明において、図1、2に示す加工装置を例に説明すると、支持ローラ3a、3b、4a、4bの振れが十分に小さいとすると、回転中のドラムユニット軸の振れ幅は円筒部材外径の変動幅と同一となる。支持ローラ3a、4aで支持される端部を考える。真円度とは円筒部材外周中心軸基準の外周半径の最大部と最小部の差であり回転中のドラムユニット軸の振れは支持ローラ3a、4aで支持される位置の円筒部材真円度A(μm)と一致する。さらにドラムユニットの端部と軸(又は軸受部)の加工部の距離が近い場合は軸10aの回転中心の振れ量は支持ローラ3a、4aで支持される円筒部材端部の回転の振れ量と一致する。さらにドラムユニット軸の振れのうち加工工具11a、11bを軸に対して当てている方向(図1、2の加工装置において支持ローラ3、4の当接位置と円筒部材外周基準中心軸を結ぶ直線16a、16bで挟まれる角2θを2等分する直線15に対して概略90度の方向)のベクトル成分はドラムユニット軸(又は軸受部)の振れにA(
μm)にsinθをかけたものとなる。
[実施例1]
押出し加工さらに引き抜き加工により製造された中空パイプ(アルミニウム合金JIS−A3003製)を切断して、外径60.4mm、内径58.6mm、長さ344mmの円筒部材を得た。次に両端部を切削加工により削り全長、端面直角度を整え、さらに内側、外側にそれぞれC0.3の面取り加工を行った。精度測定の結果は、定盤上に円筒部材を固定し直角測定器スコヤマスタ(株式会社ミツトヨ製)にて測定した結果、端面直角度150μm以下となった。また端面平行度は定盤上に円筒部材を固定しハイトゲージ(株式会社ミツトヨ製)にて測定した結果、30μm以下であった。
フランジ部外径58.4±0.1mm(マイクロメーター:株式会社ミツトヨ製にて測定)
フランジ部の厚み14mm(ノギス:株式会社ミツトヨ製にて測定)
フランジ部の外周部真円度60μm(真円度計(RA−662:株式会社ミツトヨ製)を用いて端部より7mm部分を測定)
フランジ部の外周部円筒度65μm(真円度計(RA−662:株式会社ミツトヨ製)を用いて端部より2mm、7mm、12mm部分を測定)
軸受部加工前内径19.4±0.2mm(プラグゲージ:溝口狭範製作所製にて測定)
フランジ部よりの張出た軸受部長さ21±0.5mm(ノギス:株式会社ミツトヨ製にて測定)
軸受部内周真円度70μm以内(真円度計(RA−662:株式会社ミツトヨ製)を用いて軸端部より15mm部分を測定)
軸受部内周円筒度70μm以内(真円度計(RA−662:株式会社ミツトヨ製)を用い
て軸端部より5mm、15mm、25mm、35mm部分を測定)
軸受部とフランジ外周の同軸度70μm以内(真円度計(型式:RA−662:株式会社ミツトヨ製)を用い軸受部端部より25mmフランジ外周端部より7mm部分を測定)
感光層を塗布した前記円筒部材に、準備した端部係合部材を装着しシアノアクリレート系接着材(アロンα:東亞合成(株)製)で固定した。このドラムユニットを上述の図1、2に示す加工装置にて端部係合部材軸受部を下記の仕様になるように調整し、図5のA、Bに示すように斜線部分を切削加工した。支持ローラは円筒部材端部より面端部より5mm部分に当接した。図5の加工装置において切削工具21は工具台12に取り付けられ工具台12レール(不図示)によりドラムユニットの回転軸と平行及び直角方法に移動可能である。まず、最初に切削工具21を軸受けの端部に当接しドラムユニットの回転軸と直角方向に移動させながら所定の寸法に軸受部の長さドラムユニット全長を加工した。円筒部材両端部外周のそれぞれの端部(以下、それぞれ「A側」、「B側」とする)と切削工具21の距離によりドラムユニットの全長が決り、係合部材フランジ面より切削工具の距離より軸受部の長さが決まる。さらに切削工具21を軸受部内周に当接しドラムユニットの回転軸と平行方向に移動させながら所定の寸法に軸受部内周を加工した。このとき加工工具をドラムユニットの回転軸より離すと内径は大きくなり、回転軸に近づけると内径は小さくなる。軸受部内径20.00mm(公差−0/+30μm以内)となるようにプラグゲージで測定しながら加工装置の加工工具11a、11bの位置を調整した。フランジ部よりの張出た軸受部の長さAB両側とも20mm、さらにドラムユニット全長380.0mm(公差−0/+0.1m以内)となるようにノギスで測定しながら加工装置の加工工具11a、11bの位置を調整した。
[評価例1]
このようにして作製した本発明のドラムユニットをタンデム式カラー複写機(製品名:カラーレーザーコピア5000キヤノン株式会社製)に装着して、色ずれ、ハーフトーン画像ムラをそれぞれ出力し画像評価を行った。結果を表1に示す。
(色ずれ)
◎:良好。
○:画像ムラがあるが製品として良好レベル。
×:良好でない。製品として使用不可
(画像ムラ)
◎:良好。
○:画像ムラがあるが製品として良好レベル。
×:良好でない。製品として使用不可
[実施例2〜5]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例1と同様の端部係合部材を準備し、実施例1と同様に接合した。なお、端部真円度及び円筒度については表1に示す通りに調整する。実施例1と同様に軸受部を加工した。実施例1の評価例1同様に評価した。結果を表1に示す。
[比較例1〜2]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例1と同様の端部係合部材を準備し、実施例1と同様に接合した。なお、端部真円度及び円筒度については表1に示す通りに調整する。実施例1同様に軸受部を加工した。実施例1の評価例1同様に評価して結果を表1に示した。
[比較例3]
実施例1同様に感光層を塗布した円筒部材と端部係合部材を準備した。端部係合部材の軸受部を円筒部材への組みつけ前に下記の精度に切削加工した後、実施例1と同様に接合した。端部係合部材の軸受部は内径20.090mmとなった。評価例1の方法で画像評
価した結果、軸部のガタが大きく色ずれが生じ良好な画像が得られなかった。
フランジ部よりの張出た軸受部の長さ30.05mm
(寸法精度は良好であったが工程が増加している。)
真円度30μm
振れ精度30μm
軸受部とフランジ外周の同軸度30μm
(内径精度は実施例1より良くないうえ工程が増加している。)
実施例1の評価例1同様に評価を行って結果を表1に示した。
[実施例6]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材を用意した。下記の精度、寸法を有する成型加工(ポリカーボネート製)により製造された端部係合部材を準備し、実施例1と同様に円筒部材に装着し接着材で固定した。端部係合部材の形状と加工工程を図4のA、B、Cに示す。(測定方法も実施例1同様にした)
端部係合部材フランジ部精度:
外径58.4±0.2mm
厚み16mm
外周真円度60μm以内
外周振れ精度60μm以内
軸受部精度:
内径19.4±0.2mm
内周振れ精度60μm以内
内周同軸度60μm以内
このドラムユニットを図1、2に示す軸加工装置に取付け、端部係合部材軸受部を内径20.00mm(公差−0/+30μm以内)になるように設定し、図4のA、Bに示すように斜線部分を切削加工した。円筒部材外周中心より下ろした垂線と円筒部材外周中心より支持ローラ中心に向けて直線を引いたとき垂線と直線で挟まれる角度は20度とした。実施例1と同様、真円度計により製造されたドラムユニットの精度を測定した結果、端部係合部材の軸受部内径20.007mm、軸受部内周真円度5μm、軸受部内周振れ精度5μm、軸受部内周と円筒部材外周の同軸度5μm以内となった。実施例1の評価例1と同様に評価を行った。結果を表2に示した。
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例6と同様の端部係合部材を準備し、実施例1と同様に接合した。なお、端部真円度及び円筒度については表2に示す通りに調整する。実施例1と同様に軸受部を加工した。実施例1の評価例1同様に評価した。結果を表2に示す。
[比較例4]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例6と同様の端部係合部材を準備し、実施例6と同様に接合した。なお、端部真円度及び円筒度については表1に示す通りに調整する。実施例6と同様に軸受部を加工した。実施例1の評価例1同様に評価した。結果を表2に示す。
[比較例5]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例6と同様の端部係合部材を準備した。端部係合部材の軸受部を円筒部材への組みつけ前に下記の精度に切削加工した後、実施例1と同様に接合した。端部係合部材の軸受部は内径20.095mmとなった。評価例1の方法で画像評価した結果、軸部のガタが大きく色ずれが生じ良好な画像が得られなかった。
軸受部内周真円度30μm
軸受部内周振れ精度30μm
(内径精度は実施例1より良くないうえ工程が増加している。)
実施例1の評価例1同様に評価を行って結果を表2に示した。
[実施例11]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材を用意した。下記の精度、寸法を有する成型加工(ポリカーボネート製)により製造された端部係合部材を準備し、実施例1と同様に円筒部材に装着し接着材で固定した。端部係合部材の形状と加工工程を図3のA、B、Cに示す。
係合部材精度:
フランジ部外径58.4±0.2mm
フランジ部厚み18mm
フランジ部外周真円度70μm以内
フランジ部外周振れ精度70μm以内
軸部は端部係合部材フランジ部にアルミニウム合金:JIS6063製を軸部に圧入したものを用いた。寸法は下記に示すとおりである。
軸部外径30.6±0.2mm
軸部外周振れ精度70μm以内
フランジ部よりの張出た軸部の長さ21±0.5mm
外周同軸度80μm以内
このドラムユニットを図1、2に示す軸加工装置に取付け端部係合部材軸部を下記の仕様になるように切削工具を設定し、図3のA、Bに示すように斜線部分を加工した。
外径20.00mm(公差−0/+30μm以内)
円筒部材外周中心より下ろした垂線と円筒部材外周中心より支持ローラ中心に向けて直線を引いたとき垂線と直線で挟まれる角度は左右とも70度とした。
端部係合部材の軸部外径30.015mm
フランジ部よりの張り出し長さ20.1mm
軸部外周真円度7μm
軸部外周振れ精度7μm
軸部外周と円筒部材外周の同軸度7μm、となった。
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例11と同様の端部係合部材を準備し、実施例11と同様に接合した。なお、端部真円度及び円筒度については表3に示す
通りに調整する。実施例11と同様に軸受部を加工した。実施例1の評価例1同様に評価した。結果を表3に示す。
[比較例6]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例11と同様の端部係合部材を準備し、実施例11同様に接合した。なお、端部真円度及び円筒度については表3に示す通りに調整する。実施例11と同様に軸受部を加工した。実施例1の評価例1同様に評価した。結果を表3に示す。
[比較例7]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例11と同様の端部係合部材を準備した。端部係合部材の軸受部を円筒部材への組みつけ前に下記の精度に切削加工した後、実施例11と同様に接合した。端部係合部材の軸受部は内径30.090mmとなった。評価例1の方法で画像評価した結果、軸部のガタが大きく色ずれが生じ良好な画像が得られなかった。
軸部外周真円度25μm
軸部外周振れ精度25μm
(内径精度は実施例1より良くないうえ工程が増加している。)
実施例1の評価例1同様に評価を行った。結果を表3に示した。
[実施例16〜22]
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例1と同様に端部係合部材を準備し、実施例1同様に接合した。加工工具を軸部10a、10bにあてる位置に関しては、前記円筒部材外周基準中心軸8より低い位置の2組の支持ローラ3、4の当接位置を結ぶ直線で挟まれる角を2等分する直線15に対して、表4で示す方向の軸受部材周上に当てるようにして実施例1同様に軸受部を加工した。加工されたドラムユニットの軸受部径精度を評価した。結果を表4に示す。
実施例1と同様に感光層を塗布した円筒部材及び実施例1と同様に端部係合部材を準備し、実施例1同様に接合した。加工工具を軸部10a、10bにあてる位置に関しては、前記円筒部材外周基準中心軸8より低い位置の2組の支持ローラ3、4の当接位置を結ぶ直線で挟まれる角を2等分する直線15に対して、表4で示す方向の軸受部材周上に当てるようにして実施例1同様に軸受部を加工した。加工されたドラムユニットの軸受部径精度を評価した。結果を表1に示す。
2 円筒部材の外周面
2a、2b 円筒部材の外周面支持ロ−ラと当接部分
3a、3b、4a、4b 支持ローラ
3c、4c、5c ローラの軸
5a、5b 駆動ローラ
6 ドラムユニット
7a モータ
7b 駆動力伝達ギア
7c 駆動力受ギア
8 外周基準中心軸
9a、9b 端部係合部材
10a、10b 端部係合部材の軸部
11a、11b 加工工具
12a、12b 工具台
13a、13b レール
14a、14b ドラムユニット側面に接する振れ防止ローラ
15 円筒部材外周中心より下ろした垂線
16a 円筒部材外周中心より支持ローラ中心に向けて引いた直線
16b 円筒部材外周中心より支持ローラ中心に向けて引いた直線
17 軸部に切削工具を当てる方向
18 加工後の軸部形状
19 加工前の軸部形状
20 切削工具の刃
21 加工前の軸受部形状
22 加工後の軸受部形状
23 加工前の軸受部形状
24 加工後の軸受部形状
θ 15と16a、16bの線で挟まれる角度
2θ 16a、16bの線で挟まれる角度
Claims (6)
- 軸又は軸受部を有する端部係合部材を、感光層を有する円筒部材の端部に組みつける工程を少なくとも有し、該端部係合部材を該円筒部材の端部に組みつける工程の後で、該端部係合部材の軸又は軸受部を加工する加工工程を行う電子写真感光体ドラムユニットの製造方法であって、
該加工工程は、該電子写真感光体ドラムユニットを円筒部材外周基準の中心軸を中心に回転させた状態で、該端部係合部材の軸又は軸受部を該円筒部材外周基準の中心軸と同一中心軸を有する相似円状に加工する工程であり、かつ、
該加工工程において、該円筒部材の両側の端部より同時に該端部係合部材の軸又は軸受部を加工することを特徴とする電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。 - 前記加工工程は、切削加工又は研削加工により行われることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
- 前記加工工程は、円筒部材外周面に当接するように複数のローラを配置して前記円筒部材を支持し、前記複数のローラのうち少なくとも1つのローラを駆動して前記円筒部材を回転させた状態で加工を行う工程であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
- 前記複数のローラのうち回転軸を共有し円筒部材の同一母線上の両端部を支持するローラ群を1組としたとき、前記加工工程において、3組以上のローラ群が円筒部材に当接し、そのうち2組のローラ群は前記円筒部材外周基準中心軸より低い位置で前記円筒部材の外周面の異なる母線上に当接して円筒部材を略水平に支持し、そのうち1組のローラ群は前記円筒部材外周基準中心軸より高い位置に当接し、その中の1つ以上のローラを駆動することにより電子写真感光体ドラムユニットの回転を行うことを特徴とする請求項3に記載の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
- 前記加工工程において、前記端部係合部材の軸又は軸受部を加工する位置が、電子写真感光体ドラムユニットの前記円筒部材外周基準中心軸及び異なる母線上に当接して円筒部材を略水平に支持する2組のローラ群のうち円筒部材の一方の端部にローラが当接する位
置を結ぶ直線で挟まれる角度を2等分するような直線に対して、45度以上135度以下の方向である請求項4に記載の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。 - 前記円筒部材外周基準中心軸を中心点とし、異なる母線上に当接して円筒部材を略水平に支持する2組のローラ群のうち円筒部材の一方の端部にローラが当接する位置を結ぶ直線で挟まれる角を2等分した角度をθ(度)とし、前記ローラを当接した前記円筒部材両端部外周の一方の前記加工工程の前の端部真円度をA(μm)、他方の前記加工工程の前の端部真円度をB(μm)とし、前記円筒部材の前記加工工程の前の円筒度をC(μm)としたとき、A、B及びCが、下記式を満たすことを特徴とする請求項4又は5に記載の電子写真感光体ドラムユニットの製造方法。
0≦(Asinθ+Bsinθ+C)≦50μm
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