JP4198612B2 - 円筒部材の作製方法、その円筒部材、電子写真用各種部品、センタレス研削加工装置、及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
電子写真感光体は、画像情報を静電潜像に変換するためのもので、ドラム形状のものとベルト形状のものがあるが、前者は導電性の円筒部材上に少なくとも感光層が設けられてなるものであり、感光層には潜像形成能を有するアモルファスシリコン等の無機材料、あるいは有機光半導体(OPCとも言う)等の有機材料を感光材料として使用される。
一般にOPCは、感光材料と結着樹脂等を有機溶剤に溶解した液に、円筒部材を浸漬塗布して円筒基体上に感光層を形成し製造されるもので、感光層は単層あるいは電荷発生層と電荷輸送層からなり、必要に応じて、下引き層、あるいは中間層や表面に保護層が設けられたものである。
また、現像ロールは上記電子写真感光体上に形成された静電潜像に現像剤(トナー)を現像位置まで搬送するために使用される部品であり、現像剤担持体と呼ぶ場合もある。
現像ロールとして、それが搭載される画像形成装置によって画像形成する際に用いられる一成分系現像剤や二成分系現像剤等の現像剤の種類あるいは性状に応じたものが提供され、これはアルミニウムあるいはアルミニウム合金製の円筒部材を基体として用い、その表面に導電性微粒子を分散した樹脂層を形成したものが好ましく用いられる。
しかし、切削加工によると、寸法精度の高い円筒部材を得るには不十分であるために、寸法精度の向上とコストダウンを目的として、切削加工に換わる技術として、センタレス研削加工について検討した。
インフィードセンタレス研削によれば、被加工物の全体を一度に研削加工でき、加工点が被加工物の長さ方向の全幅に広がっているために、旋盤を使用して切削加工する場合に発生するような、バイト接触点の1点に圧力が集中し、被加工物が変形する現象は発生しないところが優れた点である。
しかしながら、センタレス研削加工によれば、寸法精度の向上とコストダウンについてはある程度目的が達成するものの、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の研削面にバリが生じ易い問題があった。
リン酸740mlと硝酸60mlに純水200mlを加えて全量を1lとし、これにアルニウム合金の粉末を添加して得られるデーバーリング液を90〜95℃に加熱した後、円筒基体を浸漬し、バリ取りを行なう方法が提案されているが、高温の強酸を使用するという危険性がある。(例えば、特許文献1参照。)。
また、感光体ドラム及び現像剤担持体の電荷リークを低減する方法として、センタレス研削加工の研磨によって円筒素材の表面をセンタレス研磨加工し、円筒素材を表面処理した後に、表面を拭き取り部材(布、紙、スポンジ又は研磨テープ等)で拭くことによって、研磨で生じる円筒部材の傷あるいは削れ粉を除去する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、研削加工によって発生するバリは、いわゆる根元が太く、ブラシ洗浄によって完全に除去することができず、例えば、センタレス加工後にブラシ洗浄を行なうことによって、かなりのバリは除去できるものの、除去しきれないバリが数個〜十数個残り、これが電子写真感光体になった場合、電荷リークの原因となる。
また、同様に、無機長繊維を用いたブラシ状砥石、およびこのブラシ状砥石を用いたバリ取り並びに研磨方法として、ブラシ状砥石では、アルミナ長繊維の単糸、複数本からなる集合糸であって、扁平に加工したものに樹脂を含浸、硬化させた線状体が複数本、結束され、これらの複数本の線状体の自由端で、アルミニウム合金などのワークに対して、バリ取り並びに研磨加工を行なう技術が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。
しかし、いずれの方法においても、バリ取りに時間がかかる上、バリ取りを完全に行なおうとすると、バリ部以外の面を傷める問題がある。
これらの文献で説明されているように、研削に使用した砥粒が被加工物に食い込み移動して溝が作られるが、このとき溝の両側に形成された被加工物の盛り上がり、あるいは切りくずがバリと考えられる。
本発明者等の検討によると、研削加工で生じたバリは一般的に根元が太いバリであり、研削方向に沿って形状が多いことが明らかとなった。
(2)「該往復運動を、研削工程の少なくとも最終段階で行なうことを特徴とする前記台(1)項に記載の円筒部材の作製方法」、
(3)「該センタレス研削加工装置が回転中の該円筒素材の軸方向への動きを押さえる治具を具備し、該押さえ治具が該円筒素材の端面の一部に接触して前記動きを押さえるコロを有するものであって、該円筒素材を押さえた状態で該押さえ治具を往復運動させるようにしたことを特徴とする前記台(1)項又は第(2)項に記載の円筒部材の作製方法」、
(4)「該コロが回転可能なものであって、該円筒素材の回転と共に回転するようにしたことを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の円筒部材の作製方法」、
(5)「該研削輪の軸と該調整車の軸とが交差する角度を0.05°〜3°に設定し、該円筒素材の全長の50%以下の範囲で該コロが往復運動させるようにすることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の円筒部材の作製方法」、
(6)「回転中の該円筒素材の表面軸方向に、該円筒素材の回転を安定化させる部材を接触させることを特徴とする前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の円筒部材の作製方法」、
(7)「該円筒素材の全幅の30%以上に該回転安定化部材を接触させて該円筒素材を押さえながら行なうことを特徴とする前記第(6)項に記載の円筒部材の作製方法」、
(8)「該回転安定化部材がロール形状物であることを特徴とする前記第(6)項又は第(7)項に記載の円筒部材の作製方法」、
(9)「該回転安定化部材がブラシ、不織布あるいは多孔質材料であることを特徴とする前記第(6)項又は第(7)項に記載の円筒部材の作製方法」、
(10)「研削後に、超音波洗浄及び/あるいは接触洗浄することを特徴とする前記第(1)項乃至第(9)項のいずれかに記載の円筒部材の作製方法」により達成される。
また、上記課題は、本発明の(11)「少なくとも研削輪、調整輪およびブレードを具備し、該円筒素材と該研削輪との接触回転によって該円筒素材の表面を研削して円筒部材を作製するために用いられるセンタレス研削加工装置であって、回転中の該円筒素材の軸方向への動きを押さえる治具を具備し、該押さえ治具が該円筒素材の端面の一部に接触して前記動きを押さえるコロを有し、且つ、該円筒素材を内側から支持する機能を兼ね備え、該押さえ治具によって該円筒素材を支持した状態で、該円筒素材を移動させてブレード上の研削所定位置にセットして研削し、研削後には該円筒素材を支持し該研削所定位置から取り外すように作動することを特徴とするセンタレス研削加工装置」、
(12)「該コロが該円筒素材の回転に伴い回転可能なものであることを特徴とする前記第(11)項に記載のセンタレス研削加工装置」、
(13)「該研削輪の軸と該調整車の軸とが交差する角度を0.05°〜3°に設定されたことを特徴とする前記第(11)項又は第(12)項に記載のセンタレス研削加工装置」、
(14)「該円筒素材の回転を安定化させる部材を具備し、該円筒素材の表面軸方向に接触するように配置されたことを特徴とする前記第(11)項乃至第(13)項のいずれかに記載のセンタレス研削加工装置」、
(15)「該回転安定化部材がロール形状物であることを特徴とする前記第(14)項に記載のセンタレス研削加工装置」、
(16)「該回転安定化部材がブラシ、不織布あるいは多孔質材料であることを特徴とする前記第(14)項に記載のセンタレス研削加工装置」により達成される。
また、上記課題は、(17)「前記第(1)項乃至第(10)項のいずれかに記載の方法によって作製されたことを特徴とする円筒部材」、
(18)「アルミニウム製あるいはアルミニウム合金製であることを特徴とする前記第(17)項に記載の円筒部材」により達成される。
また、上記課題は、(19)「導電性支持体上に少なくとも感光層が設けられてなり、該導電性支持体として前記第(17)項に記載の円筒部材が用いられたことを特徴とする電子写真用感光体」により達成される。
また、上記課題は、(20)「芯管として前記第(17)項に記載の円筒部材が用いられたことを特徴とする電子写真画像形成装置用現像ロール」、
(21)「芯管として前記第(17)項に記載の円筒部材が用いられたことを特徴とする電子写真画像形成装置用定着ロール」により達成される。
また、上記課題は、(22)「前記第(19)項乃至第(21)項のいずれかに記載の電子写真用感光体、現像ロール及び又は定着ロールが搭載されたことを特徴とする電子写真画像形成装置」により達成される。
また、上記課題は、(23)「前記第(19)項に記載の電子写真用感光体と少なくとも現像手段を具備することを特徴とする電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ」により達成される。
また、上記課題は、(24)「前記第(23)項に記載のプロセスカートリッジがセットされたことを特徴とする電子写真画像形成装置」により達成される。
ここで、往復運動させる方法としては各種の方式が可能であり、例えば
(1)円筒素材の端面に接するコロ5が取り付けられている円筒部材を支持し掛けながらブレードまで移動する治具6をエアーシリンダーで往復運動させる方法。
(2)円筒素材の端面に接するコロ5が取り付けられている円筒部材を支持し掛けながらブレードまで移動する治具6をカムで往復運動させる方法。
(3)円筒部材を支持し掛けながらブレードまで移動する治具6に円筒素材の端面に接するコロ5を取り付ける時、コロ5の軸が偏芯しており、かつコロ5がモーターで回転する方法。
等が可能である。
この往復動作を行なう時点としては、特に限定されず、研削中終始行なうこともできるが、最終段階に行なった方が効果的である。
例えば、形状としては、板状、立方体状、円筒状、円柱状が良いが、特に、前記治具としてコロを有するものを用い、該コロを該円筒素材の端面の一部に接触させて軸方向の動きを押さえるようにすることが好ましく、さらにこのコロは、円筒素材の回転に伴って回転可能なものであることが好ましく、また、センタレス研削加工装置の一部として具備されていることが好ましい。
また、材質としては、鋼、炭素鋼、超鋼、ステンレス等の金属、ジルコニア、イットリウム強化ジルコニア等のセラミックス、合成サファイア、合成ルビー等の人工宝石、ナイロン、メラミン樹脂等の樹脂を用いることが好ましい。
一方、この押さえ治具の往復動作の上限に制限はなく、例えば、10cm以上としても、センタレス研削装置のコストが高くなるのみで、効果は向上しない。
また、往復動作の回数は、一本の円筒素材について1回以上20回以下が好ましい。往復回数を20回以上の場合には、時間がかかるのみで、効果は向上しない。
該往復動作に必要な要件は、回数のみならず、その速度と、円筒素材の長さ等によって適宜決定される。
図3の(A)は、被加工物である円筒素材がセンタレス研削加工装置に取り付けられる前の状態を示したものであり、該研削加工装置は、基本構成として研削輪(2)、調整車(3)及びブレード(7)を具備し、また、(6)は、円筒素材を内側から支持し掛けながらブレード(4)の位置まで移動させるための手段であり、該手段(6)は、コロ(5)を具備して回転中の円筒素材の動きを押さえる治具を兼ねるものである。
また、コロ(5)は回転時の円筒素材の端面に接し回転可能とすることができ、また、手段(6)が必ずしも回転中の円筒素材の動きを押さえる治具(押え治具と言う)を兼ねる必要はなく、別途用意する押え治具にコロ(5)を具備するものでも良い。
次に、図3の(C)の状態で、研削輪(2)と調整車(3)の回転によって、円筒素材(1)が回転されるが、この際、円筒素材(1)の一方の端面の一部にコロ(5)を接すことによって、円筒素材(1)の軸方向への動きが押さえられる。
さらに、図3の(D)は、研削加工の最終段階で、コロ(5)を円筒素材(1)と共に軸方向に往復運動させた状態を示した図である。
図3(E)は、センタレス研削が終了した後、手段(6)を上昇させて円筒素材(1)を取り出す状態を示した図である。
なお、図3では、状態(C)と(D)でのみ、研削輪(2)と調整車(3)を矢印方向に回転させることが示されているが、このように研削作業時に回転させるのではなく、研削時以外でも回転させることができる。
また、図3では、本発明における動きを理解し易くするために、研削液の流れについては描かれていない。
図1では、円筒素材(1)を、手段(6)によって内側から支持し掛けながらブレード(7)に移動させてブレード(7)上にセットした後、調整車を円筒素材に向けて接近後退させる機構(4)によって、調整車によって円筒素材(1)を研削輪(2)に接触させた状態が示されている。
図2は、図1に示された、円筒素材を内側から支持し掛けながらブレードに移動させる手段(6)の一例を示す模式図であり、コロ(5)を具備して回転中の円筒素材の動きを押さえる治具を兼ねるものである。
先に説明したように、手段(6)が必ずしも回転中の円筒素材の動きを押さえる治具(押え治具と言う)を兼ねる必要はなく、別途用意する押え治具にコロ(5)を具備するものでも良い。
、本発明においては、回転中の該円筒素材の表面軸方向に、該円筒素材の回転を安定化させる部材(回転安定化部材と言う)を接触させるやり方を、その対応策として提案する。
特に、この回転安定化部材を用いて円筒素材の回転を安定させるには、その表面に軸方向に、円筒素材の全幅の30%以上に接触させて行なうことが有効であり、さらに50%以上が好ましく、さらに50%以上がより好ましい。
図4は、該回転安定化部材として、ローラを用いたセンタレス研削装置の構成例の図である。
図4中、ブレード(7)上に設置され、研削輪(2)と調整車(3)の間に配置され研削される円筒素材(1)上には、回転安定化部材としてのローラ(8)が円筒素材(1)の軸方向表面上に接触し配置され、ローラ(8)が回転時に円筒素材(1)を上方から押さえ、回転中の円筒部材(1)の振動とかブレードから浮き上がるの抑制して、円筒素材の回転を安定化させることができる。
円筒素材(1)がローラ(8)によって押さえられながら、研削輪(2)と調整車(3)とが矢印方向に回転し、かつ回転可能なコロ(5)が矢印方向に往復運動して、研削輪(2)によって円筒素材(1)の表面が研削される。
該ローラ(8)は、研削輪(2)と調整車(3)の間のどこに設置されても良いが、ローラ(8)の幅方向の中心を円筒素材(1)の研削幅の中心に一致させるようにした方が効果的である。
また、円筒素材(1)をローラ(8)によって押さえる場合、センタレス研削加工の全過程で押さえる必要はなく、円筒素材(1)の端面をコロ(5)が設けられた押さえ治具によって押さえて行なう往復運動を行なう期間に少なくとも行なえば有効である。
ローラ(8)の材質は、特に限定的でなく各種材質が使用可能であり、アルミニウム、ステンレス等の金属、ジルコニア等のセラミックス、ガラス、ナイロンや塩化ビニル等の樹脂が使用可能である。
また、該ローラ(8)は自力で回転する必要はなく、円筒素材(1)の回転に伴い、それに接触して従動回転する機構で良い。
さらに、該ローラ(8)が円筒素材(1)を押さえる力は、円筒素材(1)が変形しない程度であれば良く、例えば、円筒素材(1)の全幅が340mmの場合には、0.5N・m以上20N・m以下であることが好ましい。
このようなブラシ等を該回転安定化部材として用いる場合にも、前記のローラ(8)と同様に、ブレード(7)上に設置され、研削輪(2)と調整車(3)の間に配置され研削される円筒素材(1)上に、ブラシ等(9)が円筒素材(1)の軸方向表面上に接触し配置され、ブラシ等(9)が上方から回転時に円筒素材(1)に接して、円筒素材(1)の回転を安定化させ、研削輪(2)と調整車(3)とが矢印方向に回転し、かつ回転可能なコロ(5)が矢印方向に往復運動して、研削輪(2)によって円筒素材(1)の表面が研削される。
該ブラシ等は、その一端部が幅を持って円筒素材(1)の軸方向の表面に接触し円筒素材(1)を押させる機能を有するものであり、無論、前記ローラ(8)のように、円筒素材(1)の回転に伴い従動回転するものではない。
該ブラシ等としては、円筒素材(1)の軸方向表面上に接触し円筒素材(1)の回転時に円筒素材(1)を押さえることができるものでありさえすれば、材質とか形状は特に限定なく使用することができ、例えば、材質として、ステンレス等の金属、ナイロンやポリエチレン等の合成高分子、ジュートや麻、椰子等の天然繊維が使用可能であり、また、ブラシとして、有機繊維からなるブラシ、無機繊維からなるブラシあるいは金属繊維からなるブラシが使用可能である。
また、ブラシ等(9)が円筒素材(1)に接するのは、ブラシ等(9)の端部先端に限らず、ブラシ等(9)端部先端以外の部分でも良い。
以上説明した該回転安定化部材としてブラシ等を用いるに必要な条件ついては、前述したローラを用いる場合と同じ条件が適用可能である。
この研削輪と調整車との軸が交差する角としては、0.05°以上3°以下が好ましく、特に、0.05°以上1°以下が好ましい。
図6は、研削輪の軸と調整車の軸の交差の様子を上方から表わしたセンタレス研削装置の一例を示す概念図である。
図6中、(2a)は研削輪(2)の軸、(3a)は調整車(3)の軸を表わし、(7)はブレードである。
研削輪と調整車の軸がなす角度と、円筒素材の端面を押さえる治具(8)を、円筒素材の(1)の軸方向に往復動作させる際の速度との関係について検討すると、研削輪(2)と調整車(3)の軸が成す角をA[度]、調整車(3)の外径をD[mm]、調整車(3)の回転数をn[rpm]、円筒素材(1)の外径をd[mm]とした場合、前記往復運動の速度は下記式(I)で表わすことができる。
本発明の円筒部材を用いて、電子写真感光体、定着ローラあるいは現像ローラのような電子写真画像装置用各種部品を作製する際の、該円筒部材上の設けられる層構成、材料構成及び作製方法は、従来公知のものが適用可能である。
また、本発明の円筒部材を用いて作製される電子写真感光体、現像ローラ及び/又は定着ローラは、少なくとも帯電手段、露光手段、現像手段などの各種手段と共に、一般的なモノカラー用あるいはフルカラー用の電子写真画像装置に具備される。
さらに、本発明の円筒部材を用いて作製された電子写真感光体は、例えば現像手段と共に、電子写真画像装置に着脱自在のプロセスカートリッジの形態にして用いることができる。
本発明の円筒部材を支持体として用いた電子写真用感光体として、特に限定されず、従来知られている層構成のものが適用され、感光層として無機系材料と有機系材料が用いられたものに大別でき、後者の有機系材料を用いたものとしては、感光層が単一層からなる単層型電子写真用感光体と、感光層が電荷発生層と電荷輸送層とが積層し設けられた積層型電子写真用感光体を挙げることができる。
図7は、その積層型電子写真用感光体の一例を示す断面構造図であり、導電性支持体(41)上に、下引き層(42)、電荷発生層(43)及び電荷輸送層(44)を順次設けられたものであり、図示していないが必要に応じて電荷輸送層上に保護層を設けることができる。
導電性支持体(41)としての本発明の円筒部材の材質は、先述したように、アルミニウム合金が好ましく用いられ、例えば、JIS1000番系アルミニウム合金、JIS3000番系アルミニウム合金、JIS6000番系アルミニウム合金が使用用可能のものであるが、これらに限定されるものではない。
感光層を構成する電荷発生層と電荷輸送層は、いずれも感光体用の有機系材料(以下、感光体材料という)、結着剤樹脂及び必要に応じて各種添加剤を含む塗布液を用い公知の方法によって形成され、感光体材料として電荷発生層に含有させる電荷発生物質及び輸送発生層に含有させる電荷輸送物質を初めとして、従来公知の各種材料を使用することができる。
また、輸送発生層に含有させる電荷輸送物質としては、主鎖または側鎖に、アントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネン等の多環芳香族化合物の骨格またはインドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、トリアゾール等の含窒素環式化合物の骨格を有する化合物が挙げられる。その他、ヒドラゾン化合物など正孔輸送物質が挙げられる。
すなわち、単層型の場合は、前記の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着剤樹脂および溶媒が、単一の塗布液として混合して調製される。
一方、積層型の場合は、前記の電荷発生物質、結着剤樹脂および溶媒を混合してなる電荷発生層形成用の塗布液と、前記の電荷輸送物質、結着剤樹脂および溶媒を混合してなる電荷輸送層形成用の塗布液とが、別々に調製される。
該保護層に用いられる結着剤樹脂としては、ビスフェノールA型ポリカーボネート、ビスフェノールZ型ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリレート、スチレン−メタクリル酸メチルコポリマー、ポリエステル、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、ポリサルホン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、セルロースエステル等が挙げられる。
また、最表面の保護層に電荷輸送材料を含有させることもできる。
固形分の濃度は、主として、形成すべき層の膜厚に応じて決定されるが、例えば、単層型電子写真用感光体を製造するのに用いる塗布液の場合、および積層型電子写真感光体を製造する際の電荷輸送層用の塗布液の場合には、40重量%以下、好ましくは10〜35重量%に調節される。
また、これらの塗布液として150〜400cpの粘度のものを用い、乾燥膜厚が10〜35μmになるように作製するのが好ましい。
本発明において、前記の各層を形成するための塗布操作は、例えば、浸漬塗工法、スプレー塗工法等のような、従来公知の塗布方法を採用して行うことができる。
図8は、電子写真装置用プロセスカートリッジの一例を示す断面構造図である。
図8において、(51)は電子写真用感光体、(52)は該電子写真用感光体を回転させる軸、(53)は帯電手段、(54)は画像露光手段、(55)は現像手段、(56)は転写手段、(57)は紙等の転写材、(58)は像定着手段、(59)はクリーニング手段、(60)は除電の為の前露光手段をそれぞれ示す。これらの各手段としては、図8に示したものに限定されるものではない。
本発明における円筒部材を支持体とする電子写真用感光体(51)は、先に述べたように、回転中寸法精度が良く、振れがないものであるために、帯電手段(53)に良好な帯電が可能となる。
図8においては、帯電手段(53)はロール形状の例を示しているが、コロトロン、スコロトロン、帯電ブラシ等の公知の帯電手段をも用いることもできる。
また、画像露光手段(54)及び前露光手段(60)の光源には、蛍光燈、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光手段を使用することができ、さらに、所定の波長域の光のみを照射できるので、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターが使用可能である。
また、プロセスカートリッジとしては、図12に示されるようなクリーニング手段等を必ずしも内蔵されなくとも良く、プロセスカートリッジに内蔵されない手段は、当然のことながら画像形成装置側に具備させることができる。
さらに、図8のプロセスカートリッジは、発光手段や転写手段を内蔵していないものであるが、これらに手段を内蔵したプロセスカートリッジとすることもできる。
図9は、電子写真画像形成装置の一例を示す断面図である。
(100)は、本発明の円筒部材を支持体として作製されたドラム形状の電子写真用感光体であり、(101)はPセンサーファン、(102)は手差しテーブル、(103)は給紙カセット、(104)は給紙コロ、(105)は現像ローラ、(106)はPセンサ、(107)は転写手段、(108)は分離チャージャー、(109)はPCC、(110)はクリーニングユニット、(111)は搬送ファン、(112)はメインモーター、(113)は定着ユニット、(114)は定着ローラ、(115)は排気ファン、(116)はスキャナ電源ファン、(117)はポリゴンモーター、(118)は画像読み取りセンサー、(119)はレンズ、(120)は除電手段、(121)は帯電手段、及び(122)は原稿露光手段をそれぞれ意味するものである。
次いで、その静電潜像は現像ローラ(105)でトナー現像され、そのトナー可視像が、転写手段(107)によって感光体の回転と同期して、電子写真用感光体(100)と転写手段(107)との間に移動したタイミングで、給紙部(102、103)から給送された転写材の面に順次転写される。
この、像転写を受けた転写材は、電子写真用感光体面から分離されて、定着ユニット(113)へ導入され、像定着を受けて、複写物(コピー)として、機外へ排出される。
像転写後の電子写真用感光体の表面は、転写残りトナーがクリーニングユニット(110)によって除去されて清浄面となり、その後除電手段(120)によって除電処理されて、再び、繰り返して、像形成に使用される。
なお、電子写真画像形成装置として、上述のような、感光体、現像手段、クリーニング手段などの構成要素のうち、複数のものをユニットとして一体に結合して構成し、このユニットを装置本体に着脱自在に構成してもよい。例えば、帯電手段、現像手段およびクリーニング手段の少なくとも1つを、電子写真用感光体とともに一体に支持し装置本体に着脱自在の単一ユニットとし、装置本体のレールなどの案内手段を用いて、着脱自在の構成としてもよい。
また、電子写真画像形成装置を複写機やプリンタとして使用する場合に、光像露光は、原稿からの反射光や透過光によって、または原稿を読み取り信号化し、この信号によるレーザービームの走査、LEDアレイの駆動、あるいは液晶シャッターアレイの駆動などによって、行うことができる。
電子写真画像形成装置を構成する定着ローラとしては、例えば、芯管としての基体上に、絶縁層等を形成し、最表面に離型層を形成したものが通常用いられる。
該離型層は、PFA(パーフルオロアルキシ)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、あるいはPFAとPTFEの混合体によって構成されたものであり、その厚さは10〜30μmが一般的である。
定着ローラの芯金用円筒部材は、その上に形成する絶縁層や離型層等との接着性を良くするために、表面粗さ(Rz)が9.0〜12.0μmであることが好ましく、このように表面粗さが大きなものを用いると、該芯金用円筒体の上に形成された絶縁層や離型層等が、いわゆるアンカー効果によって、強固に該芯金用円筒体に接着することができる。
従来の切削加工による定着ローラの芯金用円筒体の製造では、旋盤での切削加工後にサンドブラストやテープ研磨等を施すことによって、表面粗さを9.0〜12.0μmとしていたが、本発明では、センタレス加工によって表面加工を行なうので、センタレス加工完了の段階で表面粗さを9.0〜12.0μmとすることができる。
(実施例1)
JIS 3003 アルミニウム合金を押し出し加工し、外径31.3〜31.6mm、内径27.8〜28.2mm、長さ340mmのアルミニウム合金管(以下粗素管と呼ぶ)を10本作製し、本発明の円筒素材として用いた。
次に、この10本の粗素管に対して、ミクロン精密株式会社製のセンタレス研削装置MPC−600を使用し、以下に示す条件で1回目のセンタレス研削加工を行なった。
このセンタレス研削装置の構成は、図1の概念図に示されるものである。
研削液としては、ノリタケ社製水性の研削液ノリクールを水道水で約40倍に希釈したものを用い、20±2℃に保ちながら循環させた。
この際に、研削液中の研磨粉をフィルターにより濾過して除去して、研削部分に清浄な研削液が供給されるようにした。
研削輪粒度:#480
研削砥石の種類:ビドリファイド砥石(ヤング率約80000MPa)
研削車輪表面速度:1500m/min
研削輪と調整車の接近速度:0.0085mm/sec
研削厚(厚さの減少として):0.04mm
調整車表面速度:45m/min
研削輪軸と調整車軸の交差する角度:0.5°
以上のようにしてセンタレス研削加工を行なった後、センタレス研削盤から円筒素材を取り外し、別の研削輪を取り付けたセンタレス研削加工装置にセットした。
この2回目のセンタレス研削加工の最後に、図3の(D)のように、円筒素材の端部にコロ(5)を接して円筒素材の軸方向の動きを押さえながら、円筒素材をコロと共に軸方向に幅1cm、速度0.5mm/秒で5回往復運動させた。
ここで、円筒素材を支持しかけながらブレードまで移動する治具(6)はエアーシリンダーに取り付けられており、このエアーシリンダーを動作させることに往復運動させた。 また、コロは、外径7.8mmのSUS314製棒に、外径10mm、肉厚1mm、幅15mmのSUS314パイプを被せたものを使用した。
研削輪粒度:#1500
研削砥石の種類:ビドリファイド砥石(ヤング率約80000MPa)
研削車表面速度:1100m/min
研削輪と調整車の接近速度:0.004mm/sec
研削量(厚さの減少として):0.01mm
調整車表面速度:41m/min
研削輪軸と調整車軸の交差する角度:0.5°
このようにして、2回のセンタレス研削加工終了後、1時間以内に円筒素材を界面活性材を含有させた洗浄槽に浸漬し、超音波を照射して洗浄を行なった後、純水で充分にすすぎ洗浄を行なって、円筒部材を作製した。
酸化チタン 20重量部
アルキッド樹脂 10重量部
メラミン樹脂 10重量部
メチルエチルケトン 60重量部
ブチラール樹脂(UCC 社製XYHL) 1重量部
チタニルフタロシアニン 9重量部
シクロヘキサノン 30重量部
テトラヒドロフラン(THF) 30重量部
ポリカーボネート樹脂 10重量部
電荷移動剤[下記(1)式] 10重量部
ジクロロメタン 80重量部
なお、ポリカーボネート樹脂は帝人社製のパンライトK−1300を使用した。
この電子写真用感光体を、リコー製レーザープリンターに取り付けて、白べた、ハーフトーン画像を各10枚印字した。
その結果、すべての印字に異常画像の発生はなかった。ここで、基体にバリが存在すると、点状の異常画像が発生するが、そのような異常画像はなく、従ってバリのないことが推定できた。
次に、電子写真感光体層を形成していない、3本の基体の表面を光学顕微鏡で観察したが、バリの存在は確認できなかった。
JIS 3003 アルミニウム合金を押し出し加工し、外径31.3〜31.6mm、内径27.8〜28.2mm、長さ340mmのアルミニウム合金管(以下、粗素管と呼ぶ)を10本作製し、本発明の円筒素材として用いた。
次に、この10本の粗素管に対して、図1に示すセンタレス研削加工装置を使用し、下に示す条件で1回目のセンタレス研削加工を行なった。
ここで、研削液は水性の研削液を使用し、その研削液を20±2℃に保ちながら循環した。このとき研削液中の研磨粉はフィルターにより濾過して除去し、研削部分には清浄な研削液が供給されるようにした。
研削輪粒度:#480
研削砥石の種類:ビドリファイド砥石(ヤング率約80000MPa)
研削車輪表面速度:1500m/min
研削輪と調整車の接近速度:0.0085mm/sec
研削厚(厚さの減少として):0.04mm
調整車表面速度:45m/min
研削輪軸と調整車軸の交差する角度:0.5°
回転安定化部材としてのローラ(8)として、外径24mm、長さ380mmの塩化ビニル管を用い、2回目のセンタレス研削加工を行なった。
2回目のセンタレス研削加工の最後において、図4のように、円筒素材の端部にコロ(5)を接して円筒素材の軸方向の動きを押さえながら、円筒素材をコロと共に軸方向に幅1cm、速度0.5mm/秒で5回往復運動させた。
ここで、円筒素材を支持し掛けながらブレードまで移動する治具(6)の往復運動動作機構及びコロについては、実施例1と同じものを使用した。
研削輪粒度:#1500
研削砥石の種類:ビドリファイド砥石(ヤング率約80000MPa)
研削車表面速度:1100m/min
研削輪と調整車の接近速度:0.004mm/sec
研削量(厚さの減少として):0.01mm
調整車表面速度:41m/min
研削輪軸と調整車軸の交差する角度:0.5°
以上のようにして2回のセンタレス研削終了後、1時間以内に基体を界面活性材を含有させた洗浄槽に浸漬し、超音波を照射して洗浄を行なったのち、純水で充分にすすぎ洗浄を行なって、円筒部材を作製した。
この7本の電子写真感光体を、リコー製レーザープリンターに取り付けて、白ベタ、ハーフトーン画像を各10枚印字した。その結果、すべての印字に異常画像の発生はなかった。
ここで、基体にバリが存在すると、点状の異常画像が発生するが、そのような異常画像がなかったので、バリがないものと推定することができた。
この推定されたことを確かめるために、電子写真感光体層が形成されていない3本の基体の表面を光学顕微鏡で観察したところ、バリの存在を確認することができなかった。
実施例(1)において、2回のセンタレス研削における円筒素材(1)の端面に接するコロ(5)の往復運動を行なわなかった以外は、実施例(1)と同様にして研削加工を行なって、10本の円筒部材を作製した。
次に、実施例1と同様にして電子写真用感光体を7本作成した。
この7本の電子写真用感光体を、リコー製レーザープリンターに取り付けて、白べた、ハーフトーン画像を各10枚印字した。 その結果、7本すべてに点状の異常画像が確認できた。
そこで、画像欠陥の位置の対応する電子写真用感光体表面を調べたところ、電荷発生層に微細な孔があり、その孔の底にアルミニウムの極く微細な球状物が存在していた。
これは、電子写真用感光体がバリのある円筒部材を支持体として使用したものであるために、電子写真画像形成装置に使用して帯電を行なった際の帯電リークで生じる特徴的なものである。
次に、電子写真用感光体の作製に用いていない3本の円筒部材の表面を光学顕微鏡で観察したところ、太さ5〜23μm、長さ7〜21μmの微細なバリが数十箇所に存在していることが確認された。
2 研削輪
2a 研削輪の軸
3 調整車
3a 調整車の軸
4 調整車を円筒素材に向けて接近後退させる機構
5 円筒素材の端面に接するコロ
6 円筒素材を支持し掛けながらブレードまで移動する治具
7 ブレード
8 円筒素材を上方から押さえる回転安定化部材としてのロール
9 円筒素材を上方から接する回転安定化部材としてのブラシ等
41 基体
42 下引き層
43 電荷発生層
44 電荷輸送層
51 電子写真感光体
52 電子写真感光体を回転させる軸
53 帯電手段
54 画像露光光
55 現像手段
56 転写手段
57 紙等の転写材
58 像定着手段
59 クリーニング手段
60 除電のための前露光
100 電子写真用感光体
101 Pセンサーファン
102 手差しテーブル
103 給紙カセット
104 給紙コロ
105 現像ローラ
106 Pセンサ
107 転写手段
108 分離チャージャー
109 PCC
110 クリーニングユニット
111 搬送ファン
112 メインモーター
113 定着ユニット
114 定着ローラ
115 排気ファン
116 スキャナ電源ファン
117 ポリゴンモーター
118 画像読み取りセンサー
119 レンズ
120 除電手段
121 帯電手段
122 原稿露光光源
Claims (16)
- 少なくとも研削輪、調整輪およびブレードを具備するインフィード研削方式のセンタレス研削加工装置を用いて、研削液を被加工物である円筒素材の外表面に供給しながら、該円筒素材と該研削輪との接触回転によって該円筒素材の表面を研削する工程を有する円筒部材の作製方法であって、回転中の該円筒素材の軸方向への動きを押さえる治具が該円筒素材を内側から支持する機能を兼ね備え、該押さえ治具によって該円筒素材を支持した状態で、該円筒素材を移動させてブレード上の研削所定位置にセットして研削するとともに、該円筒素材を押さえた状態で、回転中の該円筒素材を軸方向に往復運動させて、研削中に形成されたバリを除去し、研削後、該円筒素材を該押さえ治具によって支持し該研削所定位置から取り外すことすることを特徴とする円筒部材の作製方法。
- 該往復運動を、研削工程の少なくとも最終段階で行なうことを特徴とする請求項1に記載の円筒部材の作製方法。
- 該センタレス研削加工装置が回転中の該円筒素材の軸方向への動きを押さえる治具を具備し、該押さえ治具が該円筒素材の端面の一部に接触して前記動きを押さえるコロを有するものであって、該円筒素材を押さえた状態で該押さえ治具を往復運動させるようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の円筒部材の作製方法。
- 該コロが回転可能なものであって、該円筒素材の回転と共に回転するようにしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の円筒部材の作製方法。
- 該研削輪の軸と該調整車の軸とが交差する角度を0.05°〜3°に設定し、該円筒素材の全長の50%以下の範囲で該コロが往復運動させるようにすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の円筒部材の作製方法。
- 回転中の該円筒素材の表面軸方向に、該円筒素材の回転を安定化させる部材を接触させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の円筒部材の作製方法。
- 該円筒素材の全幅の30%以上に該回転安定化部材を接触させて該円筒素材を押さえながら行なうことを特徴とする請求項6に記載の円筒部材の作製方法。
- 該回転安定化部材がロール形状物であることを特徴とする請求項6又は7に記載の円筒部材の作製方法。
- 該回転安定化部材がブラシ、不織布あるいは多孔質材料であることを特徴とする請求項6又は7に記載の円筒部材の作製方法。
- 研削後に、超音波洗浄及び/あるいは接触洗浄することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の円筒部材の作製方法。
- 少なくとも研削輪、調整輪およびブレードを具備し、該円筒素材と該研削輪との接触回転によって該円筒素材の表面を研削して円筒部材を作製するために用いられるセンタレス研削加工装置であって、回転中の該円筒素材の軸方向への動きを押さえる治具を具備し、該押さえ治具が該円筒素材の端面の一部に接触して前記動きを押さえるコロを有し、且つ、該円筒素材を内側から支持する機能を兼ね備え、該押さえ治具によって該円筒素材を支持した状態で、該円筒素材を移動させてブレード上の研削所定位置にセットして研削し、研削後には該円筒素材を支持し該研削所定位置から取り外すように作動することを特徴とするセンタレス研削加工装置。
- 該コロが該円筒素材の回転に伴い回転可能なものであることを特徴とする請求項11に記載のセンタレス研削加工装置。
- 該研削輪の軸と該調整車の軸とが交差する角度を0.05°〜3°に設定されたことを特徴とする請求項11又は12に記載のセンタレス研削加工装置。
- 該円筒素材の回転を安定化させる部材を具備し、該円筒素材の表面軸方向に接触するように配置されたことを特徴とする請求項11乃至13のいずれかに記載のセンタレス研削加工装置。
- 該回転安定化部材がロール形状物であることを特徴とする請求項14に記載のセンタレス研削加工装置。
- 該回転安定化部材がブラシ、不織布あるいは多孔質材料であることを特徴とする請求項14に記載のセンタレス研削加工装置。
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