JP4231977B2

JP4231977B2 - Photosensitive drum base material

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Publication number: JP4231977B2
Application number: JP2000111351A
Authority: JP
Inventors: 久夫岩本; 誠士柴田; 裕夫池上
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: JP2001296680A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置に用いられる感光ドラムの基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンター、複写機、ファクシミリ等の電子写真装置は一般に、外周面に感光層を有する感光ドラム、感光層を帯電させる帯電装置、帯電装置により帯電された感光層を選択的に露光して静電潜像を形成する露光装置、静電潜像に、現像ロール表面に担持され、静電荷を付与されたトナーを静電吸引させて潜像を顕像化する現像装置、この現像装置により現像されたトナー像を用紙等の転写媒体に転写する転写装置、トナー像を転写した後に、残留トナーを除去するクリーニング装置および感光層に残留した静電気を除去する除電装置を備えている。
【０００３】
高画質化および装置の小型化等のため、従来非磁性トナー、導電性弾性現像ロールおよび剛性の感光ドラムを用いる接触現像法が主に採用されていた。しかし剛性の感光ドラムを用いる場合、感光ドラムと凹んだ弾性現像ロールの間の現像ニップにほぼ１層のトナーが入り込んでトナーの静電吸引、すなわち現像が行なわれるのであるが、しばしばトナー飛散等による濃淡のむら等の画像欠陥が生ずるという問題があった。この問題は、特にカラー電子写真装置の場合に顕著であった。
【０００４】
さらに剛性の感光ドラムを用いる場合、帯電装置として軟質の帯電ロールを用いると帯電むらが、転写装置として軟質の転写ロールを用いると転写むらが、またクリーニング装置として軟質のクリーニングブレードを用いると、トナーのクリーニング漏れがそれぞれ生じ易く、そのため画像欠陥が生じ易いという問題があった。
【０００５】
これらの問題の解決法の１つとして、電鋳法によって作製された厚さ０．０１〜２ｍｍの非磁性金属からなる、比較的薄く撓み易い感光ドラム基材（例えば外径１５０ｍｍ、肉厚０．２５０ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミ円筒体）を用いることが提案されている（特開昭５８−８６５５０号公報）。同じく電鋳法によって作製された、肉厚２０〜２００μｍ、直径１０〜３００ｍｍのニッケルシームレス管よりなる、薄く撓み易い感光ドラム基材が提案されている（特開平１０−１０８２３号公報）
【０００６】
しかしながら電鋳法によって作製された円筒体は、電鋳状態では水素を含んでいるので、水素脆性のため脆く、破損し易く、耐久性がないという欠陥を有する。水素脆性を除くため加熱すると、軟化して塑性変形し易いという欠点を有する。特に材料がアルミニウムの場合は、水溶性電解液での電鋳は実質的に不可能であるので、溶剤型電解液を使用しなければならず、極めて高価になるという問題を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、安定して欠陥のない電子写真画像が得られ、軽量で、長期間の使用に耐える、電子写真装置用の感光ドラム基材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の感光ドラム基材は、電子写真装置に配設される、硬質のロール、および硬質のブレード等の硬質の部材の少なくとも１つと係合して、極く僅かに弾性的に撓む感光ドラムに用いられる感光ドラム基材であって、感光ドラム基材は、アルミニウム円筒体よりなり、感光ドラム基材の円筒部への半径方向荷重に対する撓み弾性係数が、０．０００１５〜０．０５０００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）であり、円筒部の引張り強さが１５０Ｎ／ｍｍ²以上であることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
硬質のロールとして、硬質の帯電ロール、剛性の（すなわち硬質の）現像ロールおよび硬質の転写ロール等が挙げられる。硬質のブレードとして、硬質のクリーニングブレード等が挙げられる。
本明細書において、係合とは、直接の接触による係合の他に、トナー、或いは用紙やベルト等の転写媒体を介する間接の接触による係合をも含む。
【００１０】
硬質の部材と係合して撓む時の、撓み変形量は、通常約２０〜５００μｍである。本明細書において、アルミニウムは、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含む。アルミニウムは、比重が小さく、従って軽量で、発錆し難く、比較的安価であり、かつしごき加工性等の加工性に富むという利点を有する。
【００１１】
感光ドラム基材の円筒部への半径方向荷重に対する撓み弾性係数が、０．０００１５〜０．０５０００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）であることが望ましい。撓み弾性係数が０．０００１５Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）より小さいと、感光ドラムが、回転中に捩れて画像がゆがむので、安定して欠陥のない電子写真画像を得ることが困難である。極端の場合には、感光ドラムが座屈して使用不可能になる時もある。従って撓み弾性係数が０．０００１５Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）以上であることが好ましい。一方、撓み弾性係数が０．０５０００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）を越えると、良好な電子写真画像を得るのに必要な所定の撓みを与えるための荷重が大きくなり過ぎて、感光層が損傷し易くなるので好ましくない。０．０００１５〜０．０５０００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）の撓み弾性係数が得られる、感光ドラム基材の肉厚は、直径や胴長によって異なるが、通常約０．０４〜０．５ｍｍの範囲内にある。
【００１２】
感光ドラム基材の円筒部の引張り強さが１５０Ｎ／ｍｍ²以上であることが望ましい。電子写真装置が長期間使用される間に、感光ドラムは回転しながら、現像ロール等の硬質の部材によって、半径方向内側に向かって多数回繰り返し曲げられ、直ちに元に戻るという過程が反復する。そのため疲労破壊を起こし易い。疲労限は材料の引張り強さに、ある範囲内で比例するが、材料がアルミニウムの場合、引張り強さが１５０Ｎ／ｍｍ²より小さいと、感光ドラムが疲労破壊を起こし易いことを本発明者は見出した。なお引張り強さを５００Ｎ／ｍｍ²より大きくすることは、材料がアルミニウムの場合、実用的でない。
【００１３】
感光ドラム基材は、しごき加工によって形成されたアルミニウム円筒体よるなる（請求項２）。
しごき加工法により形成された円筒体は、しごき加工による加工硬化のため引張り強さが上昇する。また欠陥のない画像を得るのに必要な真円度や表面平滑度を得るのが比較的容易である。更に偏肉が小さいので、弾性的撓みが均一に行なわれ、さらに製造コストが小さいという利点を有する。感光ドラム基材は、例えばダイヤモンド・バイトを用いた円筒加工用超精密旋盤を使用する切削加工等によっても作製可能であるが、生産性の点で、しごき加工法は格段に優れている。
【００１４】
感光ドラム基材は、円筒形のアルミニウム素管の一方の開口端の内面側に、又は一方の開口部に内向きフランジ部を有する円筒形状のアルミニウム素管の該開口部の内面側に、円環状の空間部を有する折り返し部を形成し、空間部にしごきパンチの中空円筒形状の突起部を挿入して、折り返し部に係合させてしごき加工を行ってしごき成形体を形成し、折り返し部の端面にストリッパー装置のフィンガーを係合させて、しごき成形体からしごきパンチを抜き出した後、しごき成形体の両端部をトリムすることによって形成される（請求項３）。
【００１５】
円筒形のアルミニウム素管の一方の開口端の内面側に内向きフランジ部を有する円筒形状のアルミニウム素管の場合の、円筒形のアルミニウム素管は、通常押出しー引抜き成形法によって形成される。円筒形のアルミニウム素管の一方の開口部に内向きフランジ部を有する円筒形状のアルミニウム素管の場合の、円筒形のアルミニウム素管は、通常絞り又は再絞り加工によって形成されたカップ体の底面から、内向きフランジ部を残すように円板を打ち抜くことによって形成される。
【００１６】
感光ドラム基材は、細長いのでしごき加工後にパンチを抜き出す時の摩擦抵抗が大きい。しかも肉厚が極く薄いので、パンチの基部側の開口端面にストリッパーのフィンガーを係合させて、パンチを抜き出そうとすると、係合が旨くいかず、しごき成形体がストリッパーのフィンガーの中に入って、しごき装置が破損し易い。フィンガーの中に入らない時でも、開口部近傍が座屈したり、真円度が低下して、開口部近傍のトリム長さが大きくなって、製品歩留まりが低下したり、感光ドラムとしての規定の長さが得られないという問題を生じ易い。
【００１７】
しかし、しごき成形体を形成した後、折り返し部の端面にストリッパー装置のフィンガーを係合させて、しごき成形体からしごきパンチを抜き出す。折り返し部は厚く、かつ断面係数が大きいので、しごきパンチをしごき成形体から抜き出す時の摩擦抵抗が大きい場合でも、抜き出しは可能である。またフィンガーはしごき成形体の開口端面に係合しないので、抜き出し抵抗が大きい場合でも、しごき装置が破損したり、開口端部が座屈したり、真円度が低下することはない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１において、１はアルミニウムよりなる、長さがＬの細長い円筒形の感光ドラム基材である。感光ドラム基材１の外表面に感光層（図示されない）を形成することによって、感光ドラムが作製される。感光ドラム基材は、図示されないが、両端部が内側又は外側に凸の肉厚部となっていてもよい。また両端部に外向きフランジ部が形成されていてもよい。両端部が縮径部となっていてもよい。
【００１９】
図１、図２は、感光ドラム基材１の撓み弾性係数の測定装置および測定方法を示す。２は、感光ドラム基材１を載置する定盤であり、３は、感光ドラム基材１を鉛直方向に押圧する押圧ロッドである。図１および図２、（イ）は、荷重Ｆが加わる前の、Ｆ＝０の時の状態を示す。図２、（ロ）は、荷重Ｆが加わって、感光ドラム基材１がＣだけ凹んだ状態を示す。この場合の撓み弾性係数は、Ｆ／（Ｌ・Ｃ）から求められる。
【００２０】
感光ドラム基材１の引張り強さは、感光ドラム基材１から軸方向、円周方向及び軸方向に対し４５度方向に引張り強さテスト片を採取して、このテスト片から引張り試験装置によって引張り強さを測定し、その平均値から求められる。
図３は、感光ドラム基材１の疲労試験装置を示す。４は、感光ドラム基材１の保持具、５は、回転ロッド６の固定支持具である。７は、感光ドラム基材１を所定量押し込みながら回転する硬質の押圧ロールである。回転ロッド６と押圧ロール７は、図示されない駆動装置によって、同方向に同一周速度で回転するように構成されている。これ等の装置によるテスト結果は、後述の実施例の項に記載する。
【００２１】
図４，図５，図６は感光ドラム基材１の捩れ量を測定する装置および方法を示す。図４において、８は、高さがｘ（例えば１０ｍｍ）の円形凸部８aを有する固定プラグである。プラグ８の主部の直径２ｘＲは感光ドラム基材１の外径より若干大きく、凸部８aの直径は、感光ドラム基材１にほぼぴったりと挿入できる寸法に定められている。凸部８aに、凸部８aと同心かつ垂直に、水平シャフト１０が固着されている。プラグ９は、シャフト１０と内径がほぼ同じの透孔９ｂが形成されている点以外は、プラグ８と同様の構造、寸法をしている。すなわちプラグ９は、円形凸部９aを備えている。
【００２２】
長さＬの感光ドラム基材１の両端は、接着剤により円形凸部８aおよび９aの周部に固着されている。この状態で、プラグ９は、シャフト１０の周りを隙間がほぼ０で、滑らかに回転できるようになっている。図５に示すように、プラグ９には、紐１１が巻きつけられており、その先端に重さがＷの錘１２が取り付けられている。プラグ８が固定された状態で、感光ドラム基材１には、ＷｘＲの捻りモーメントが作用して、感光ドラム基材１が極く薄い場合等に、図６に示すようにδだけ捻れる。捻り量δは極く小さいので、右端面近傍の円筒面に軸方向と平行に刻したけがき線を測微顕微鏡で測定した。この装置によるテスト結果は、後述の実施例の項に記載する。
【００２３】
次の感光ドラム基材１の形成方法の１実施の態様について説明する。
図７は、長尺の押出しー引抜きアルミニウム・パイプから所定の長さに、軸方向直角に切断されたアルミニウム素管１０１を示す。素管１０１の材質、寸法等は、得られる感光ドラム基材１の撓み弾性係数が、０．０００１５〜０．０５０００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）の範囲内にあり、円筒部の引張り強さが１５０Ｎ／ｍｍ²以上、好ましくは５００Ｎ／ｍｍ²以下になるように、予め実験によって定められる。
【００２４】
図８は、ダイ１０２と曲げ工具１０３によって、素管１０１の上部に内向きフランジ部１０４が形成された状態を示す。ダイ１０２は、円筒形の台部１０２aと、台部１０２aに固着された成形部１０２ｂよりなっている。成形部１０２ｂは、高さが素管１０１の高さの半分より僅かに大きい円筒形基部１０２ｂ1と、基部１０２ｂ1に接続する先細のテーパ部１０２ｂ2よりなっている。円筒形基部１０２ｂ1の外周面は、素管１０１がほぼぴったりと外挿されるように、外径が素管１０１の内径より極く僅かに小さく定められている。テーパ部１０２ｂ2のテーパ角は極く小さく、１〜５度程度である。成形部１０２ｂの先端に、テーパ部１０２ｂ2を外周面とする環状突起部１０２ｃが形成されている。環状突起部１０２ｃは、テーパ部１０２ｂ2に連接する断面半円形の曲率部１０２ｃ1と、曲率部１０２ｃ1の内側端部に接続する短円筒形部１０２ｃ2を備えている。
【００２５】
上下動可能の曲げ工具１０３は、凹部１０３aおよび凹部１０３aの上部に形成されたエア抜き用透孔１０３ｂを備えている。凹部１０３aは、下方から素管１０１の導入を容易にするためのテーパ角が大きいテーパ部１０３a1、テーパ部１０３a1に接続するテーパ角が極く小さい円筒形状部１０３a2、円筒形状部１０３a2に接続する曲率部１０３a3および曲率部１０３a3に接続する僅かに半径方向上方に傾斜して、透孔１０３ｂの周面下端まで延びる環状上面部１０３a4よりなっている。内向きフランジ部１０４の形成直前は、上方から曲げ工具１０３、素管１０１，ダイ１０２の順に、図示されない装置によって同軸に配設されている（図示されない）。
【００２６】
図示されない装置によって、素管１０１を降下させて固定ダイ１０２の成形部１０２ｂに外挿した後、図示されない装置によって、曲げ工具１０３を降下させて、凹部１０３aを素管１０１の上端部に外挿し、上端部を、曲率部１０３a3および環状上面部１０３a4によって上端部が半径方向内方に向かう内向きフランジ部１０４が形成されるまで、押圧具（図示されない）によって押圧することによって、素管１０１の上部に内向きフランジ部１０４が形成される。
【００２７】
図９は、アルミニウム素管１０１の上方の端部に折り返し部が形成された直後の状態を示す。
１０２は、図８に示すダイである。１０５は折り返し部形成工具であって、折り返し部形成用凹部１０６を備えている。折り返し部形成用凹部１０６は、折り返し部形成工具１０５の下面から上方に極く僅かなテーパ角度で延びる導入用台形部１０６a、台形部１０６aの上方端部に接続する断面半円形の曲率部１０６ｂ、曲率部１０６ｂの内側端部に接続する短円筒部１０６ｃおよび短円筒部１０６ｃに曲率部を介して接続する軸方向に垂直な平面部１０６ｄを備えている。平面部１０６ｄの中央を通って、エア抜き孔１０６eが軸方向に延びている。
台形部１０６a上端の内径は、素管１０１の外径に実質的に等しく定められている。曲率部１０６ｂの曲率半径は、（ダイ１０２の曲率部１０２ｃ1の曲率半径＋素管１０１の肉厚）に等しく定められている。短円筒部１０６ｃの長さは、形成される折り返し部１０７ｂの皺が生じない範囲内の短円筒部１０７ｂ2の最大長さよりも若干長いことが望ましい。
【００２８】
図示されない装置によって、内向きフランジ部１０４を形成された素管１０１を降下させてダイ１０２の成形部１０２ｂに外挿した後、図示されない装置によって、折り返し部形成工具１０５を降下させて、凹部１０６を素管１０１の上端部に外挿した後、押圧具（図示されない）によって押圧して、フランジ部１０４を、ダイ１０２の環状突起部１０２ｃと折り返し部形成工具１０５の短円筒部１０６ｃの協同によりフランジ部１０４を垂下するまで折り曲げて、曲率部１０７ｂ1と短円筒部１０７ｂ2よりなる折り返し部１０７ｂ、および側壁部１０７aを有するしごき素材１０７を形成する。側壁部１０７aの上方部と折り返し部１０７ｂとの間に、環状空間部１０７ｃが形成される。
【００２９】
図１０は、しごき素材１０７をしごき加工する直前の状態を示す図面である。しごき素材１０７は、図９の状態から引き出された後、倒立されてしごき加工される。上方からしごきパンチ１１０、しごき素材１０７、第１のしごきリング１１１，第２のしごきリング１１２、第３のしごきリング１１３およびストリッパー装置１１４が同軸に配設されている。なおしごきリングの数は、各しごきリングによるしぎき率及び全しごき率、並びにプレスのストローク長さに応じて適宜に定められる。
【００３０】
しごきパンチ１１０の胴部１１０aの外径は、胴部１１０aがしごき素材１０７の側壁部１０７aにほぼぴったりと嵌入できるように、しごき素材１０７の側壁部１０７aの内径より極く僅かに小さく定められている。しごきパンチ１１０の下端部は中空円筒形状の環状突起部１１０ｂとなっている。パンチ１１０の上記嵌入が容易に行われるように、突起部１１０ｂの外面１１０ｂ1は、僅かに下細の逆台形となっている。突起部１１０ｂの下端部は、しごき素材１０７の空間部１０７ｃにほぼぴったりと入るように、空間部１０７ｃと実質的に同形，同寸になるように定められている。突起部１１０ｂの内面１１０ｂ3の高さは、しごき素材１０７の折り返し部１０７ｂの接地面からの高さより大きく定められている。
【００３１】
図示できる図面のサイズの都合で、各しごきリング１１１，１１２，１１３間の距離は、図１０では小さくなっているが、実際は上記距離は図示の夫れよりも遙かに大きい。
ストリッパー装置１１４は、複数（ｎ）個（本実施の形態ではｎ＝８）のフィンガー１１５，フィンガー１１５によって包囲され、上下動可能の漏斗状の中子１１６，フィンガー１１５を中子１１６に対して半径方向内方に弾性的に押圧するリングばね１１７およびフィンガー１１５の主部１１５ｄを保持する円筒函状の保持具１１８を備えている。保持具１１８の底部中央には、中子挿通用の透孔１１８ｂが形成されている。
【００３２】
図１１および図１２に明示されるように、中子１１６は、上方の逆円錐台状部１１６aと、逆円錐台状部１１６aの下端に接続するロッド部１１６ｂを備えている。逆円錐台状部１１６aの周面にはｎ個の縦浅溝１１６a1が周方向に等間隔に形成されている。ロッド部１１６ｂは、支持体１１９の透孔１１９aを通って、図示されないシリンダーのピストンロッド１２０によって、適切なタイミングで上下動するようになっている。従って逆円錐台状部１１６aも適切なタイミングで上下動する。
【００３３】
フィンガー１１５は、縦浅溝１１６a1にほぼぴったりと係合して、摺動可能な部分を有する内方凸部１１５a、外周が円弧形で、下面が平坦な爪部１１５ｂ1となる上部外方突出部１１５ｂを備えている。フィンガー１１５が拡開した状態（図11の状態）で、爪部１１５ｂ1が折り返し部１０７ｂの端面１０７ｄに係合するように、フィンガー１１５の形状、寸法が定められている。
上部外方突出部１１５ｂの直下に、リングばね１１７挿入用の環状溝１１５ｃが設けられている。環状溝１１５ｃの下部は、外周面の断面が円弧形の主部１１５ｄとなっており、中子１１６が下降して、フィンガー１１５が拡開した時に主部１１５ｄの外周面と保持具１１８の側壁部１１８aの内面が接触するように構成されている。この接触、およびピストンロッド１２０による中子１１６を押し下げる力のため、爪部１１５ｂ1に押し上げ力が加わっても、爪部１１５ｂ1は上昇しない。
【００３４】
図１０の状態より、しごき素材１０７からの感光ドラム基材１の形成は次のようにして行われる。なお図１０においては、中子１１６は上昇位置にあって、フィンガー１１５は収縮していて、爪部１１５ｂ1の先端部直径は、折り返し部の短円筒部１０７ｂ2の内径より極く僅かに小さくなっている。
先ずパンチ１１０が降下して突起部１１０ｂがしごき素材１０７の空間部１０７ｃに挿入される。この状態のままパンチ１１０の降下は続いて、しごき素材１０７の側壁部１０７aは、第１のしごきリング１１１、第２のしごきリング１１２および第３のしごきリング１１３のそれぞれの、しごき部１１１a、１１２aおよび１１３aによってしごかれて肉厚が次第に減少して、しごき成形体１２１が形成され、折り返し部１０７ｂはストリッパー装置１１４に接近する。しかし図８に示すように、しごき素材１０７の折り返し部１０７ｂの肉厚は元の厚さを保って厚いままである。
【００３５】
パンチ１１０が更に降下して下死点に達すると、図１１に示すように、折り返し部１０７ｂの接地部が支持体１１９の上面１１９aに接近する。同時に中子１１６が降下してフィンガー１１５が拡開して、爪部１１５ｂ1が折り返し部の端面１０７ｄの上方に来る。直ちにパンチ１１０が上昇を開始すると、爪部１１５ｂ1と折り返し部の端面１０７ｄが係合して（図示されない）、折り返し部１０７はこの位置に止まるので、パンチ１１０はしごき成形体１２１から容易に抜き出される。折り返し部１０７は、肉厚が厚く、しかも断面係数が大きいので、抜き出しの際に変形し難い。その後、フィンガー１１５は収縮してしごき成形体１２１は引き上げられ、開口端部近傍と折り返し部１０７近傍をトリムされて、図１３に示すような感光ドラム基材１が得られる。
【００３６】
図１０に示す方法で、しごきパンチ１１０のように環状突起部１１０ｂを有し、かつ環状突起部の外径、および形成される感光ドラム基材１の開口端部に対応する部分の外径を主部の外径より若干小さくしたしごきパンチ（図示されない）を用いることによって、両開口端部が比較的肉厚で、変形抵抗が改善された感光ドラム基材１を形成することもできる。
【００３７】
【実施例】
実施例１：図８〜図１３に示す方法で、感光ドラム基材１を作製した。アルミニウム素管１０１として、押出しー引抜きアルミニウムパイプから切断された、長さ９０ｍｍ、外径８７．２ｍｍ、肉厚１．２ｍｍのアルミニウム合金管（ＪＩＳＨ４０８０合金番号３００３Ｈ１４）を用いた。感光ドラム基材１の寸法は、長さ４００ｍｍ、外径８５ｍｍ、肉厚０．１５０ｍｍであった。
【００３８】
しごき素材１０７の折り返し部１０７ｂの曲率部１０７ｂ1の内面曲率半径r1は２．７ｍｍ、短円筒部１０７b2の高さhは５．０ｍｍであった。このしごき素材１０７を図１０に示すしごき装置で２回のしごき加工を行った。２回に分けたのは、使用したプレスのストロークの制約のためである。プレスのストロークが十分に長ければ１回のしごき加工が望ましい。第１回目のしごき加工の際の、第１しごきリング１１１のしごき部１１１ｂ、第２しごきリング１１２のしごき部１１２ｂおよび第３しごきリング１１３のしごき部１１３ｂの内径はそれぞれ、８６．６１ｍｍ、８６．１６ｍｍおよび８５．８２ｍｍであった。第２回目のしごき加工の際の、第１しごきリングのしごき部、第２しごきリングのしごき部および第３しごきリングのしごき部の内径はそれぞれ、８５．３７ｍｍ、８５．１５ｍｍおよび８５．００ｍｍであった。しごき加工の際に用いた冷却潤滑液は、日本クエーカーケミカル（株）製、「クエークロール８００−DIーWT」の１０％水溶液であった。各しごきリングのランド部の粗さはであった。各しごきリングのランド部は、粗さが最大高さＲｙが０．４μｍ以下になるまで研削後、ラップ仕上げで鏡面にした。
【００３９】
第１回目のしごき加工に用いたパンチ１１０の胴部１１０a（表面粗さは、最大高さRy＝０．２６μｍ）の外径は８４．８０ｍｍ、突起部１１０ｂの曲率部１１０ｂ2の曲率半径は２．７ｍｍ、内面１１０ｂ3の接地部からの高さは２８ｍｍであった。第２回目のしごき加工に用いたパンチ１１０の胴部１１０a（表面粗さは、最大高さRy＝０．２６μｍ）の外径は８４．７０ｍｍ、突起部１１０ｂの曲率部１１０ｂ2の曲率半径は２．４ｍｍ、内面１１０ｂ3の接地部からの高さは２８ｍｍであった。
得られたしごき成形体１２１の側壁部１２１ｂの肉厚は０．１５ｍｍで、高さは約４８０ｍｍであった。しごき成形体１２１からパンチ１１０を抜き出した後、開口端部と折り返し部１０７ｂに対向する側壁部の部分を、内方カッターおよび外方カッターを用いるＤI缶のトリムに用いられる従来の方法によってトリムして長さが４００ｍｍの感光ドラム基材１を得た。感光ドラム基材１の真円度は０．０５ｍｍで、偏肉（肉厚のばらつき）は０．００９ｍｍであった。
【００４０】
上記感光ドラム基材１の撓み弾性係数を、図１，図２に示すようにして、測定した所（Ｆ＝１．４８Ｎ、Ｃ＝１．０ｍｍ；押圧ロッド３の長さ４２０ｍｍ、幅４０ｍｍ；鋼製）、この基材１の撓み弾性係数は０．００３７０Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）であった。引張り強さ（試料は同一サンプルから軸方向、円周方向、４５度方向それぞれ３個採取し、全９個の平均値）は、２４０Ｎ／ｍｍ²であった。
【００４１】
実施例２：基材１の肉厚が０．０４７ｍｍとなるように、しごき条件を変え、素管１０１は、ＪIＳＨ４０８０合金番号１０５０Ｈ１４の外径８７．４ｍｍにものを用いて感光ドラム基材１を作製した。なお、押出しー引抜きパイプの肉厚は１．２ｍｍであったので、しごき回数を６回とするため、パイプの外径を、切削により肉厚が０．５ｍｍになるまで減らし、外径を８６．０ｍｍとし、切断長さ、すなわち素管１０１の長さは７５ｍｍであった。それ以外は実施例１と同様にしてアルミニウム基材１を作製、測定した。この基材１の撓み弾性係数は０．０００１８Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）で、引張り強さは１８０Ｎ／ｍｍ²であった。
【００４２】
実施例３：基材１の肉厚が０．３８０ｍｍとなるように、しごき条件を変え、素管１０１は、ＪIＳＨ４０００合金番号３００４Ｈ１２、厚さ０．９５ｍｍ、直径２７０ｍｍの円板を絞りー再絞りして得られたカップ体を用い、第１回目のしごき加工を１回、第２回目のしごき加工を３回、合計４回のしごき加工を行った点以外は実施例１と同様にして感光ドラム基材１を作製し、測定した。この基材１の撓み弾性係数は０．０４７００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）で、引張り強さは２５０Ｎ／ｍｍ²であった。
【００４３】
実施例４：基材１の肉厚が０．２６ｍｍとなるように、しごき条件を変え、素管１０１は、ＪIＳＨ４０８０合金番号３００３Ｈ１４、長さ１５５ｍｍ、外径８７ｍｍ、肉厚１．２ｍｍのパイプを用い、第１回目のしごき加工を２回、第２回目のしごき加工を３回、合計５回のしごき加工を行った点以外は実施例１と同様にして感光ドラム基材１を作製し、測定した。この基材１の撓み弾性係数は０．０１７００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）で、引張り強さは２３０Ｎ／ｍｍ²であった。
【００４４】
実施例５：基材１の肉厚が０．３７ｍｍとなるように、しごき条件を変え、素管１０１は、ＪIＳＨ４０８０合金番号３００３Ｈ１４、長さ２２０ｍｍ、外径８６．８ｍｍ、肉厚１．２ｍｍのパイプを用い、第１回目のしごき加工を１回、第２回目のしごき加工を３回、合計４回のしごき加工を行った点以外は実施例１と同様にして感光ドラム基材１を作製し、測定した。この基材１の撓み弾性係数は０．０４６００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）で、引張り強さは２１０Ｎ／ｍｍ²であった。
【００４５】
比較例１：基材１の肉厚が０．４２ｍｍとなるように、しごき条件を変え、素管１０１は、ＪIＳＨ４０８０合金番号３００３Ｈ１４、長さ２４０ｍｍ、外径８６．７ｍｍ、肉厚１．２ｍｍのパイプを用い、第１回目のしごき加工を１回、第２回目のしごき加工を３回、合計４回のしごき加工を行った点以外は実施例１と同様にして感光ドラム基材１を作製し、測定した。この基材１の撓み弾性係数は０．０５４００Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）で、引張り強さは２０８Ｎ／ｍｍ²であった。
【００４６】
比較例２：基材１の肉厚が０．０４７ｍｍとなるように、しごき条件を変え、素管１０１は、ＪIＳＨ４０８０合金番号１０７０Ｈ１４の外径８７．４ｍｍにものを用いた。なお、押出しー引抜きパイプの肉厚は１．２ｍｍであったので、しごき回数を６回とするため、パイプの外径を、切削により肉厚０．５ｍｍになるまで減らし、外径８６．０ｍｍとし、切断長さ、すなわち素管１０１の長さは７５ｍｍであった。それ以外は実施例１と同様にしてアルミニウム基材１を作製、測定した。この基材１の撓み弾性係数は０．０００１８Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）で、引張り強さは１３０Ｎ／ｍｍ²であった。
【００４７】
比較例３：基材１の肉厚が０．０３８ｍｍとなるように、しごき条件を変え、素管１０１は、ＪIＳＨ４０８０合金番号３００３Ｈ１４の外径８７．４ｍｍにものを用いた。なお、押出しー引抜きパイプの肉厚は１．２ｍｍであったので、しごき回数を６回とするため、パイプの外径を、切削により肉厚が０．５ｍｍになるまで減らし、外径８６．０ｍｍとし、切断長さ、すなわち素管１０１の長さは７５ｍｍであった。それ以外は実施例１と同様にしてアルミニウム基材１を作製、測定した。この基材１の撓み弾性係数は０．０００１２Ｎ／（ｍｍ・ｍｍ）で、引張り強さは２２０Ｎ／ｍｍ²であった。
【００４８】
以上のようにして作製された各感光ドラム基材１について、図３に示す装置を用いて、疲労試験を行った。鋼製の押圧ロール７の外径は３０ｍｍ、長さは３００ｍｍで、押し込み量を０．２ｍｍとして、２０万回転後の破損状態を観察した。表１に結果を示す。破損無しは○印で、破損有りは×印で示す。また各感光ドラム基材１の外表面に感光層（図示されない）を形成し、図３に示す装置を用いて、疲労試験の場合と同様の条件で、感光層の耐久性をテストした。表１に結果を示す。感光層の剥離等の損傷がない場合は○印で、剥離した場合は×印で示す。比較例１の場合は、４９００回転で剥離した。
【００４９】
以上のようにして作製された各感光ドラム基材１について、図４，図５，図６に示す装置を用いて、Ｗ＝０．０１７ＫＮ、Ｒ＝５０ｍｍで、捩りモーメントが０．８５ＫＮ・ｍｍの場合の捩れ量δを測定した結果を表１に示す。捩れ量δが０．０２ｍｍを越えないことが、良好な画像を得るために必要である。
【００５０】
【表１】

【００５１】
本発明は、以上の実施の形態によって制限されるものでなく、折り返し部１０７ｂが、折り返し部の先端部（端面）が、断面直線の側壁部の下端を結ぶ平面上にある環状溝部であってもよく、その断面形状は、半円形、半楕円形等適宜の形状をとることができる。折り返し部が、環状溝部及び環状溝部に連接する短円筒形状部（本実施の形態の場合）又は台形部よりなるものでもよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の電子写真装置用の感光ドラム基材は、安定して欠陥のない電子写真画像が得られ、軽量で、長期間の使用に耐えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】感光ドラム基材の撓み弾性係数を測定する装置の縦断面図である。
【図２】（イ）は、図１のIIーII線に沿う縦断面図であり、（ロ）は、測定のため荷重を加えた状態における、（イ）に対応する縦断面図である。
【図３】感光ドラム基材の疲労試験装置の例を示す縦断面図である。
【図４】感光ドラム基材の捩れ量を測定する装置の縦断面図である。
【図５】図４のＶーＶ線から見た側面図である。
【図６】図４の装置で感光ドラム基材が捩れた時の、捩れ量を示すための説明用図面である。
【図７】本発明の感光ドラム基材を製造するのに用いられる、アルミニウムよりなる円筒形素管の縦断面図である。
【図８】図７の円筒形素管の一方の開口端に内向きフランジ部を形成した直後の状態を示す縦断面図である。
【図９】図８の、一方の開口端に内向きフランジ部を形成された円筒形素管に、折り返し部を形成した直後の状態を示す縦断面図である。
【図１０】折り返し部を形成された図９の円筒形素管を、しごき加工する直前の状態を示す説明用縦断面図である。
【図１１】図１０の状態から、しごきパンチが下死点に達した時点における状態を示す説明用縦断面図である。
【図１２】図１１のXII-XII線に沿う横断面図である。
【図１３】図７の円筒形素管から製造された、本発明の感光ドラム基材の例の縦断面図である。
【符号の説明】
１感光ドラム基材
１０１アルミニウム素管
１０７ｂ折り返し部
１０７ｃ空間部
１１０しごきパンチ
１１０ｂ突起部
１１４ストリッパー装置
１１５フィンガー
１２１しごき成形体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate for a photosensitive drum used in an electrophotographic apparatus.
[0002]
[Prior art]
In general, an electrophotographic apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile apparatus is configured such that a photosensitive drum having a photosensitive layer on an outer peripheral surface, a charging device for charging the photosensitive layer, and a photosensitive layer charged by the charging device are selectively exposed to electrostatic latent image. An image forming apparatus, an electrostatic latent image, a developing device that develops a latent image by electrostatically attracting a toner carried on the surface of the developing roll and electrostatically attracted by the electrostatic latent image, and developed by this developing device The image forming apparatus includes a transfer device that transfers a toner image to a transfer medium such as paper, a cleaning device that removes residual toner after the toner image is transferred, and a static eliminator that removes static electricity remaining on the photosensitive layer.
[0003]
Conventionally, a contact developing method using a non-magnetic toner, a conductive elastic developing roll, and a rigid photosensitive drum has been mainly employed in order to improve the image quality and downsize the apparatus. However, when a rigid photosensitive drum is used, almost one layer of toner enters the developing nip between the photosensitive drum and the recessed elastic developing roll, and electrostatic attraction, that is, development of the toner is performed. There is a problem that image defects such as shading unevenness occur. This problem is particularly remarkable in the case of a color electrophotographic apparatus.
[0004]
Further, when using a rigid photosensitive drum, uneven charging occurs when a soft charging roll is used as a charging device, uneven transfer occurs when a soft transfer roll is used as a transfer device, and toner is generated when a soft cleaning blade is used as a cleaning device. There is a problem that the cleaning leakage is likely to occur, so that image defects are likely to occur.
[0005]
As one of solutions to these problems, a relatively thin and flexible photosensitive drum base material (for example, outer diameter 150 mm, wall thickness 0) made of a nonmagnetic metal having a thickness of 0.01 to 2 mm manufactured by electroforming. It is proposed to use an aluminum cylinder having a length of 250 mm and a length of 300 mm (Japanese Patent Laid-Open No. 58-86550). A thin and flexible photosensitive drum base material, which is made of a nickel seamless tube having a thickness of 20 to 200 μm and a diameter of 10 to 300 mm, also produced by electroforming, has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-10823).
[0006]
However, since the cylindrical body produced by the electroforming method contains hydrogen in the electroforming state, it has a defect that it is brittle because of hydrogen embrittlement, easily damaged, and has no durability. When heated to remove hydrogen embrittlement, it has the disadvantage of softening and plastic deformation. In particular, when the material is aluminum, electroforming with a water-soluble electrolytic solution is virtually impossible, so that a solvent-type electrolytic solution must be used, and there is a problem that it is extremely expensive.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a photosensitive drum base material for an electrophotographic apparatus, which is capable of stably obtaining an electrophotographic image free of defects, is lightweight and can withstand long-term use.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The photosensitive drum base material of the present invention engages with at least one of a hard member such as a hard roll and a hard blade disposed in the electrophotographic apparatus, and is a photosensitive material that bends slightly elastically. A photosensitive drum base material used for a drum, wherein the photosensitive drum base material is made of an aluminum cylindrical body, and a flexural elastic coefficient with respect to a radial load on the cylindrical portion of the photosensitive drum base material is 0.00015 to 0.05000 N / The tensile strength of the cylindrical part is 150 N / mm.²It is the above (Claim 1).
[0009]
Examples of the hard roll include a hard charging roll, a rigid (that is, hard) developing roll, and a hard transfer roll. Examples of the hard blade include a hard cleaning blade.
In this specification, the engagement includes not only engagement by direct contact but also engagement by indirect contact via toner or a transfer medium such as paper or a belt.
[0010]
The amount of bending deformation when bending by engaging with a hard member is usually about 20 to 500 μm. In this specification, aluminum contains an aluminum alloy in addition to pure aluminum. Aluminum has the advantages of low specific gravity, light weight, hardly rusting, relatively inexpensive, and rich in workability such as ironing workability.
[0011]
It is desirable that the elastic modulus of deflection with respect to the radial load on the cylindrical portion of the photosensitive drum base material is 0.00015 to 0.05000 N / (mm · mm). When the flexural modulus is smaller than 0.00015 N / (mm · mm), the photosensitive drum is twisted during rotation and the image is distorted, so that it is difficult to stably obtain an electrophotographic image having no defect. In extreme cases, the photosensitive drum may buckle and become unusable. Accordingly, the flexural modulus is preferably 0.00015 N / (mm · mm) or more. On the other hand, if the flexural modulus exceeds 0.05000 N / (mm · mm), the load required to give the predetermined flexure necessary for obtaining a good electrophotographic image becomes too large and the photosensitive layer is easily damaged. This is not preferable. The thickness of the photosensitive drum base material, which can obtain a flexural modulus of 0.00015 to 0.05000 N / (mm · mm), varies depending on the diameter and body length, but is usually in the range of about 0.04 to 0.5 mm. It is in.
[0012]
The tensile strength of the cylindrical part of the photosensitive drum substrate is 150 N / mm²The above is desirable. While the electrophotographic apparatus is used for a long period of time, the photosensitive drum rotates while being repeatedly bent radially inward by a hard member such as a developing roll, and immediately returns to the original state. Therefore, it is easy to cause fatigue failure. The fatigue limit is proportional to the tensile strength of the material within a certain range, but when the material is aluminum, the tensile strength is 150 N / mm.²The inventors have found that the photosensitive drum is susceptible to fatigue failure if it is smaller. The tensile strength is 500 N / mm²Making it larger is not practical when the material is aluminum.
[0013]
The photosensitive drum substrate is made of an aluminum cylinder formed by ironing (Claim 2).
The cylinder formed by the ironing method has an increased tensile strength due to work hardening by ironing. Further, it is relatively easy to obtain the roundness and surface smoothness necessary for obtaining an image having no defect. Further, since the uneven thickness is small, there is an advantage that the elastic bending is performed uniformly and the manufacturing cost is low. The photosensitive drum base material can be manufactured by, for example, cutting using an ultra-precision lathe for cylindrical processing using a diamond tool, but the ironing method is remarkably superior in terms of productivity.
[0014]
The photosensitive drum base is formed on the inner surface side of one open end of a cylindrical aluminum base tube, or on the inner surface side of the opening portion of a cylindrical aluminum base tube having an inward flange portion in one opening portion. A folded portion having an annular space is formed, and a hollow cylindrical protrusion of a punching punch is inserted into the space, and engaged with the folded portion to perform an ironing process to form an ironed compact, and the folded portion This is formed by engaging the fingers of the stripper device with the end surface of the ironing body, extracting the ironing punch from the ironing molding, and then trimming both ends of the ironing molding.
[0015]
In the case of a cylindrical aluminum elementary tube having an inward flange portion on the inner surface side of one open end of the cylindrical aluminum elementary tube, the cylindrical aluminum elementary tube is usually formed by an extrusion-drawing method. In the case of a cylindrical aluminum base pipe having an inward flange portion at one opening of the cylindrical aluminum base pipe, the cylindrical aluminum base pipe is usually a bottom surface of the cup body formed by drawing or redrawing. From this, the disc is punched out so as to leave an inward flange portion.
[0016]
The photosensitive drum base material has a large frictional resistance when the punch is extracted after the ironing process. In addition, since the wall thickness is extremely thin, when the stripper finger is engaged with the opening end surface on the base side of the punch, and the punch is pulled out, the engagement does not work, and the ironing product does not move inside the stripper finger. The ironing device is easily damaged. Even when it does not enter the finger, the vicinity of the opening buckles, the roundness decreases, the trim length near the opening increases, the product yield decreases, and the photosensitive drum is specified. It is easy to cause a problem that the length cannot be obtained.
[0017]
However, after forming the ironing compact, the finger of the stripper device is engaged with the end surface of the folded portion, and the ironing punch is extracted from the ironing compact. Since the folded portion is thick and has a large section modulus, it can be extracted even when the frictional resistance when extracting the ironing punch from the ironing compact is large. Further, since the fingers do not engage with the opening end face of the ironing molded body, even if the extraction resistance is large, the ironing device is not damaged, the opening end is buckled, and the roundness is not lowered.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an elongated cylindrical photosensitive drum base made of aluminum and having a length L. By forming a photosensitive layer (not shown) on the outer surface of the photosensitive drum substrate 1, a photosensitive drum is produced. Although not shown in the drawing, the photosensitive drum base material may be thick portions with both end portions protruding inward or outward. Moreover, the outward flange part may be formed in the both ends. Both end portions may be reduced diameter portions.
[0019]
1 and 2 show a measuring device and a measuring method for the flexural modulus of the photosensitive drum substrate 1. 2 is a surface plate on which the photosensitive drum base material 1 is placed, and 3 is a pressing rod that presses the photosensitive drum base material 1 in the vertical direction. FIG. 1 and FIG. 2, (a) show the state when F = 0 before the load F is applied. FIGS. 2A and 2B show a state in which the load F is applied and the photosensitive drum base material 1 is recessed by C. FIG. The flexural modulus in this case is obtained from F / (L · C).
[0020]
The tensile strength of the photosensitive drum substrate 1 is obtained by collecting a tensile strength test piece from the photosensitive drum substrate 1 in the direction of 45 degrees with respect to the axial direction, the circumferential direction, and the axial direction. The tensile strength is measured and obtained from the average value.
FIG. 3 shows a fatigue test apparatus for the photosensitive drum substrate 1. Reference numeral 4 denotes a holder for the

photosensitive drum substrate

1, and 5 denotes a fixed support for the rotating rod 6. Reference numeral 7 denotes a hard pressing roll that rotates while pressing the photosensitive drum base material 1 by a predetermined amount. The rotating rod 6 and the pressing roll 7 are configured to rotate at the same peripheral speed in the same direction by a driving device (not shown). The test results by these apparatuses are described in the section of Examples described later.
[0021]
4, 5 and 6 show an apparatus and a method for measuring the amount of twist of the photosensitive drum substrate 1. In FIG. 4, 8 is a fixed plug having a circular convex portion 8a having a height x (for example, 10 mm). The diameter 2xR of the main portion of the plug 8 is slightly larger than the outer diameter of the photosensitive drum base material 1, and the diameter of the convex portion 8 a is determined to be a size that can be inserted almost exactly into the photosensitive drum base material 1. The horizontal shaft 10 is fixed to the convex portion 8a so as to be concentric and perpendicular to the convex portion 8a. The plug 9 has the same structure and dimensions as the plug 8 except that a through hole 9b having substantially the same inner diameter as the shaft 10 is formed. That is, the plug 9 includes a circular convex portion 9a.
[0022]
Both ends of the photosensitive drum substrate 1 having a length L are fixed to the peripheral portions of the circular convex portions 8a and 9a with an adhesive. In this state, the plug 9 can rotate smoothly around the shaft 10 with almost no gap. As shown in FIG. 5, a string 11 is wound around the plug 9, and a weight 12 having a weight of W is attached to the tip thereof. In a state where the plug 8 is fixed, a twisting moment of WxR acts on the photosensitive drum base material 1 so that the photosensitive drum base material 1 is twisted by δ as shown in FIG. Since the twist amount δ is extremely small, a marking line carved in parallel to the axial direction on the cylindrical surface near the right end surface was measured with a microscopic microscope. The test results using this apparatus are described in the section of Examples described later.
[0023]
One embodiment of the following method for forming the photosensitive drum substrate 1 will be described.
FIG. 7 shows an aluminum base tube 101 cut to a predetermined length from a long extruded-drawn aluminum pipe at a right angle in the axial direction. The material, dimensions, etc. of the tube 101 are such that the obtained elastic drum substrate 1 has a flexural modulus of elasticity in the range of 0.00015 to 0.05000 N / (mm · mm), and the tensile strength of the cylindrical portion is 150 N. / Mm²Or more, preferably 500 N / mm²It is predetermined by experiment so as to be as follows.
[0024]
FIG. 8 shows a state in which an inward flange portion 104 is formed on the upper portion of the raw tube 101 by the die 102 and the bending tool 103. The die 102 includes a cylindrical base portion 102a and a molding portion 102b fixed to the base portion 102a. The molding part 102b is composed of a cylindrical base part 102b1 whose height is slightly larger than half of the height of the raw tube 101, and a tapered part 102b2 connected to the base part 102b1. The outer peripheral surface of the cylindrical base portion 102b1 is determined to be slightly smaller than the inner diameter of the element tube 101 so that the element tube 101 can be extrapolated almost exactly. The taper angle of the taper portion 102b2 is extremely small, about 1 to 5 degrees. An annular projection 102c having a tapered portion 102b2 as an outer peripheral surface is formed at the tip of the molding portion 102b. The annular projection 102c includes a semicircular curved portion 102c1 connected to the tapered portion 102b2, and a short cylindrical portion 102c2 connected to the inner end of the curved portion 102c1.
[0025]
The vertically movable bending tool 103 includes a recess 103a and an air vent hole 103b formed in the upper part of the recess 103a. The concave portion 103a includes a tapered portion 103a1 having a large taper angle for facilitating introduction of the raw tube 101 from below, a cylindrical portion 103a2 having a very small taper angle connected to the tapered portion 103a1, and a curvature connecting to the cylindrical portion 103a2. It is composed of an annular upper surface portion 103a4 that is inclined slightly upward in the radial direction and is connected to the portion 103a3 and the curvature portion 103a3 and extends to the lower end of the peripheral surface of the through hole 103b. Immediately before the formation of the inward flange portion 104, the bending tool 103, the raw tube 101, and the die 102 are arranged coaxially by an apparatus (not shown) in this order from above.
[0026]
After the base tube 101 is lowered by a device not shown and extrapolated to the forming portion 102b of the fixed die 102, the bending tool 103 is lowered by a device not shown, and the recess 103a is extrapolated to the upper end of the base tube 101. By pressing the upper end portion with a pressing tool (not shown) until the upper end portion is formed radially inward by the curvature portion 103a3 and the annular upper surface portion 103a4, the inner tube 101 is pressed. An inward flange portion 104 is formed on the upper portion.
[0027]
FIG. 9 shows a state immediately after the folded portion is formed at the upper end of the aluminum base tube 101.
Reference numeral 102 denotes a die shown in FIG. Reference numeral 105 denotes a folded portion forming tool, which includes a folded portion forming recess 106. The folded portion forming recess 106 includes an introduction trapezoidal portion 106a extending upward from the lower surface of the folded portion forming tool 105 at a slight taper angle, a semicircular curved portion 106b connected to the upper end of the trapezoidal portion 106a, A short cylindrical portion 106c connected to the inner end of the curvature portion 106b and a flat portion 106d perpendicular to the axial direction connected to the short cylindrical portion 106c via the curvature portion are provided. An air vent hole 106e extends in the axial direction through the center of the flat portion 106d.
The inner diameter of the upper end of the trapezoidal portion 106 a is determined to be substantially equal to the outer diameter of the raw tube 101. The curvature radius of the curvature portion 106b is set equal to (the curvature radius of the curvature portion 102c1 of the die 102 + the thickness of the raw tube 101). It is desirable that the length of the short cylindrical portion 106c is slightly longer than the maximum length of the short cylindrical portion 107b2 within a range in which the formed folded portion 107b is not wrinkled.
[0028]
The raw tube 101 formed with the inward flange portion 104 is lowered by an apparatus (not shown) and extrapolated to the forming portion 102b of the die 102, and then the folded portion forming tool 105 is lowered by an apparatus (not shown) to form the concave portion 106. Is inserted into the upper end of the tube 101 and then pressed by a pressing tool (not shown), and the flange portion 104 is cooperated by the annular projection 102c of the die 102 and the short cylindrical portion 106c of the folded portion forming tool 105. The flange portion 104 is bent until it hangs down to form an ironing material 107 having a folded portion 107b composed of a curved portion 107b1 and a short cylindrical portion 107b2, and a side wall portion 107a. An annular space portion 107c is formed between the upper portion of the side wall portion 107a and the folded portion 107b.
[0029]
FIG. 10 is a drawing showing a state immediately before ironing material 107 is ironed. Ironing material 1079After being pulled out of the state, it is inverted and ironed. The ironing punch 110, the ironing material 107, the first ironing ring 111, the second ironing ring 112, the third ironing ring 113, and the stripper device 114 are arranged coaxially from above. The number of ironing rings is appropriately determined in accordance with the permeation rate and total ironing rate of each ironing ring, and the stroke length of the press.
[0030]
The outer diameter of the body portion 110a of the ironing punch 110 is determined to be slightly smaller than the inner diameter of the side wall portion 107a of the ironing material 107 so that the body portion 110a can be fitted almost exactly into the side wall portion 107a of the ironing material 107. Yes. The lower end portion of the ironing punch 110 is a hollow cylindrical annular protrusion 110b. The outer surface 110b1 of the protrusion 110b has a slightly narrow inverted trapezoid so that the above-described insertion of the punch 110 can be easily performed. The lower end of the protrusion 110b is determined to have substantially the same shape and the same size as the space 107c so as to fit almost exactly into the space 107c of the ironing material 107. The height of the inner surface 110b3 of the projection 110b is set to be larger than the height of the folded portion 107b of the ironing material 107 from the ground contact surface.
[0031]
The distance between the ironing rings 111, 112, and 113 is small in FIG. 10 due to the size of the drawing that can be shown, but the distance is actually much larger than each of the illustrations.
The stripper device 114 is surrounded by a plurality of (n) (in this embodiment, n = 8) fingers 115 and fingers 115, and a funnel-like core 116 that can move up and down, and the fingers 115 with respect to the core 116. A ring spring 117 that elastically presses inward in the radial direction and a cylindrical box-shaped holder 118 that holds the main portion 115d of the finger 115 are provided. At the center of the bottom of the holder 118, a through hole 118b for inserting a core is formed.
[0032]
As clearly shown in FIGS. 11 and 12, the core 116 includes an upper inverted truncated cone-shaped portion 116a and a rod portion 116b connected to the lower end of the inverted truncated cone-shaped portion 116a. N vertical shallow grooves 116a1 are formed at equal intervals in the circumferential direction on the peripheral surface of the inverted truncated cone portion 116a. The rod part 116b moves up and down at an appropriate timing through the through hole 119a of the support body 119 and by the piston rod 120 of a cylinder (not shown). Accordingly, the inverted frustoconical portion 116a also moves up and down at an appropriate timing.
[0033]
The finger 115 is substantially inwardly engaged with the vertical shallow groove 116a1, and is an inward convex portion 115a having a slidable portion, and an upper outward protrusion having a circular arc shape on the outer periphery and a flat claw portion 115b1 on the lower surface. Part 115b. Finger 115 in an expanded state (Figure11In this state, the shape and dimensions of the finger 115 are determined so that the claw portion 115b1 engages with the end surface 107d of the folded portion 107b.
An annular groove 115c for inserting the ring spring 117 is provided immediately below the upper outward projecting portion 115b. The lower portion of the annular groove 115c is a main portion 115d having an arc-shaped cross section on the outer peripheral surface. When the core 116 is lowered and the finger 115 is expanded, the outer peripheral surface of the main portion 115d and the holder 118 are It is comprised so that the inner surface of the side wall part 118a may contact. Because of this contact and the force that pushes down the core 116 by the piston rod 120, the claw portion 115b1 does not rise even if a pushing force is applied to the claw portion 115b1.
[0034]
From the state of FIG. 10, the formation of the photosensitive drum base material 1 from the ironing material 107 is performed as follows. In FIG. 10, the core 116 is in the raised position, the finger 115 is contracted, and the tip diameter of the claw portion 115b1 is slightly smaller than the inner diameter of the short cylindrical portion 107b2 of the folded portion. Yes.
First, the punch 110 is lowered and the protrusion 110 b is inserted into the space 107 c of the ironing material 107. In this state, the lowering of the punch 110 continues, and the side wall portion 107a of the ironing material 107 becomes the ironing portions 111a, 112a of the first ironing ring 111, the second ironing ring 112, and the third ironing ring 113, respectively. And 113a are squeezed and the thickness is gradually reduced to form a squeezed molded body 121, and the folded portion 107b approaches the stripper device 114. However, as shown in FIG. 8, the thickness of the folded portion 107b of the ironing material 107 remains thick while maintaining the original thickness.
[0035]
When the punch 110 further descends and reaches the bottom dead center, the ground contact portion of the folded portion 107b approaches the upper surface 119a of the support 119 as shown in FIG. At the same time, the core 116 is lowered and the finger 115 is expanded, so that the claw portion 115b1 comes above the end surface 107d of the folded portion. As soon as the punch 110 starts to rise, the claw portion 115b1 and the end face 107d of the folded portion engage (not shown), and the folded portion 107 stops at this position, so that the punch 110 is easily extracted from the ironing molded body 121. It is. Since the folded portion 107 is thick and has a large section modulus, it is difficult to deform during extraction. Thereafter, the fingers 115 contract and the ironing body 121 is pulled up, and the vicinity of the opening end portion and the vicinity of the folded portion 107 are trimmed to obtain the photosensitive drum substrate 1 as shown in FIG.
[0036]
In the method shown in FIG. 10, the outer diameter of the annular protrusion 110b as in the ironing punch 110, and the outer diameter of the portion corresponding to the opening end of the photosensitive drum substrate 1 to be formed is set. By using a squeezing punch (not shown) slightly smaller than the outer diameter of the main part, it is possible to form the photosensitive drum base 1 having both opening end portions relatively thick and improved in deformation resistance.
[0037]
【Example】
Example 1 A photosensitive drum substrate 1 was produced by the method shown in FIGS. As the aluminum base tube 101, an aluminum alloy tube (JIS H 4080 alloy number 3003 H14) having a length of 90 mm, an outer diameter of 87.2 mm, and a wall thickness of 1.2 mm cut from an extruded and drawn aluminum pipe was used. The photosensitive drum substrate 1 had a length of 400 mm, an outer diameter of 85 mm, and a wall thickness of 0.150 mm.
[0038]
The curvature radius r1 of the curvature portion 107b1 of the folded portion 107b of the ironing material 107 was 2.7 mm, and the height h of the short cylindrical portion 107b2 was 5.0 mm. Figure of this ironing material 10710The ironing process was performed twice with the ironing apparatus shown in FIG. The reason for dividing into two times is due to the limitation of the stroke of the press used. If the press stroke is sufficiently long, one ironing process is desirable. The inner diameters of the ironing portion 111b of the first ironing ring 111, the ironing portion 112b of the second ironing ring 112, and the ironing portion 113b of the third ironing ring 113 during the first ironing process are 86.61 mm and 86.61 mm, respectively. 16 mm and 85.82 mm. The inner diameters of the ironing part of the first ironing ring, the ironing part of the second ironing ring, and the ironing part of the third ironing ring at the time of the second ironing process are 85.37 mm, 85.15 mm and 85.00 mm, respectively. there were. The cooling lubricant used in the ironing process was a 10% aqueous solution of “Quakeroll 800-DI-WT” manufactured by Nippon Quaker Chemical Co., Ltd. The roughness of the land portion of each ironing ring was: The land portion of each ironing ring was mirror-finished by lapping after grinding until the maximum roughness Ry was 0.4 μm or less.
[0039]
The outer diameter of the body 110a (surface roughness is the maximum height Ry = 0.26 μm) of the punch 110 used in the first ironing process is 84.80 mm, and the curvature radius of the curvature 110b2 of the protrusion 110b is 2. .7 mm, and the height of the inner surface 110b3 from the ground contact portion was 28 mm. The body 110a of the punch 110 used for the second ironing process (surface roughness has a maximum height Ry = 0.26 μm) has an outer diameter of 84.70 mm, and the curvature radius of the curvature 110b2 of the protrusion 110b is 2. The height of the inner surface 110b3 from the ground contact portion was 28 mm.
The thickness of the side wall 121b of the obtained ironing body 121 was 0.15 mm and the height was about 480 mm. After extracting the punch 110 from the ironing molded body 121, the end portion of the side wall facing the opening end portion and the folded portion 107b is trimmed by a conventional method used for trimming a DI can using an inner cutter and an outer cutter. Thus, a photosensitive drum substrate 1 having a length of 400 mm was obtained. The roundness of the photosensitive drum substrate 1 was 0.05 mm, and the uneven thickness (thickness variation) was 0.009 mm.
[0040]
The flexural modulus of the photosensitive drum substrate 1 was measured as shown in FIGS. 1 and 2 (F = 1.48N, C = 1.0 mm; length 420 mm, width 40 mm of the pressing rod 3; Made of steel), the flexural modulus of the base material 1 was 0.00370 N / (mm · mm). Tensile strength (samples are taken from the same sample in the axial direction, circumferential direction, and 45 degree direction each three, average value of all nine) is 240 N / mm²Met.
[0041]
Example 2: The ironing conditions were changed so that the thickness of the substrate 1 was 0.047 mm, and the base tube 101 was a photosensitive drum base using a JIS H 4080 alloy number 1050 H14 with an outer diameter of 87.4 mm. Material 1 was produced. Since the thickness of the extruded-drawn pipe was 1.2 mm, the outer diameter of the pipe was reduced to 86 mm by cutting to reduce the outer diameter to 86 mm in order to make the number of ironing times six. The cut length, that is, the length of the raw tube 101 was 75 mm. Otherwise, the aluminum substrate 1 was prepared and measured in the same manner as in Example 1. The base material 1 has a flexural modulus of 0.00018 N / (mm · mm) and a tensile strength of 180 N / mm.²Met.
[0042]
Example 3 The ironing conditions were changed so that the thickness of the base material 1 was 0.380 mm, and the raw tube 101 was a JIS H 4000 alloy number 3004 H12, a disc having a thickness of 0.95 mm and a diameter of 270 mm. Using the cup body obtained by re-drawing, the first ironing process was performed once and the second ironing process was performed three times in the same manner as in Example 1 except that the ironing process was performed four times in total. The photosensitive drum substrate 1 was prepared and measured. The base material 1 has a flexural modulus of 0.04700 N / (mm · mm) and a tensile strength of 250 N / mm.²Met.
[0043]
Example 4: The ironing conditions were changed so that the wall thickness of the base material 1 was 0.26 mm, and the base tube 101 had a JIS H 4080 alloy number 3003 H14, a length of 155 mm, an outer diameter of 87 mm, and a wall thickness of 1.2 mm. The photosensitive drum base material 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the first ironing process was performed twice, the second ironing process was performed three times, and a total of five ironing processes were performed. Prepared and measured. The base material 1 has a flexural modulus of 0.01700 N / (mm · mm) and a tensile strength of 230 N / mm.²Met.
[0044]
Example 5: The ironing conditions were changed so that the thickness of the base material 1 was 0.37 mm, and the base tube 101 had a JIS H 4080 alloy number 3003 H14, a length of 220 mm, an outer diameter of 86.8 mm, and a thickness of 1 .Same as in Example 1 except that a 2 mm pipe was used and the first ironing process was performed once and the second ironing process was performed three times in total. 1 was prepared and measured. The base material 1 has a flexural modulus of 0.04600 N / (mm · mm) and a tensile strength of 210 N / mm.²Met.
[0045]
Comparative Example 1: The ironing conditions were changed so that the thickness of the substrate 1 was 0.42 mm. The base tube 101 had a JIS H 4080 alloy number 3003 H14, a length of 240 mm, an outer diameter of 86.7 mm, and a thickness of 1 .Same as in Example 1 except that a 2 mm pipe was used and the first ironing process was performed once and the second ironing process was performed three times in total. 1 was prepared and measured. The base material 1 has a flexural modulus of 0.05400 N / (mm · mm) and a tensile strength of 208 N / mm.²Met.
[0046]
Comparative Example 2: The ironing conditions were changed so that the thickness of the substrate 1 was 0.047 mm, and the raw tube 101 was used with an outer diameter of 87.4 mm of JIS H 4080 alloy number 1070 H14. In addition, since the thickness of the extruded-drawn pipe was 1.2 mm, the outer diameter of the pipe was reduced to 0.5 mm by cutting to reduce the outer diameter of the pipe to 6 mm in order to make the number of ironing six times. The cutting length, that is, the length of the raw tube 101 was 75 mm. Otherwise, the aluminum substrate 1 was prepared and measured in the same manner as in Example 1. The base material 1 has a flexural modulus of 0.00018 N / (mm · mm) and a tensile strength of 130 N / mm.²Met.
[0047]
Comparative Example 3: The ironing conditions were changed so that the thickness of the base material 1 was 0.038 mm, and the raw tube 101 was used with an outer diameter of 87.4 mm of JIS H 4080 alloy number 3003 H14. In addition, since the thickness of the extruded-drawn pipe was 1.2 mm, the outer diameter of the pipe was reduced until the thickness became 0.5 mm by cutting in order to set the number of ironing times to 6 times. The cutting length, that is, the length of the raw tube 101 was 75 mm. Otherwise, the aluminum substrate 1 was prepared and measured in the same manner as in Example 1. The base material 1 has a flexural modulus of 0.00012 N / (mm · mm) and a tensile strength of 220 N / mm.²Met.
[0048]
A fatigue test was performed on each photosensitive drum substrate 1 manufactured as described above using the apparatus shown in FIG. The outer diameter of the steel pressing roll 7 was 30 mm, the length was 300 mm, the indentation amount was 0.2 mm, and the damaged state after 200,000 rotations was observed. Table 1 shows the results. No breakage is indicated by a circle, and breakage is indicated by a cross. Further, a photosensitive layer (not shown) was formed on the outer surface of each photosensitive drum substrate 1, and the durability of the photosensitive layer was tested under the same conditions as in the fatigue test using the apparatus shown in FIG. Table 1 shows the results. When there is no damage such as peeling of the photosensitive layer, it is indicated by ◯, and when it is peeled, it is indicated by X. In the case of the comparative example 1, it peeled at 4900 rotation.
[0049]
For each photosensitive drum base material 1 manufactured as described above, using the apparatus shown in FIGS. 4, 5 and 6, W = 0.17KN, R = 50mm, and the torsional moment is 0.85KN · mm. Table 1 shows the result of measuring the twist amount δ in the case of. It is necessary for obtaining a good image that the twist amount δ does not exceed 0.02 mm.
[0050]
[Table 1]

[0051]
The present invention is not limited by the above embodiment, and the folded portion 107b is an annular groove portion on the plane where the tip end portion (end surface) of the folded portion connects the lower end of the side wall portion having a straight section. In addition, the cross-sectional shape may take an appropriate shape such as a semicircular shape or a semi-elliptical shape. The folded portion may be formed of an annular groove portion, a short cylindrical portion (in the case of the present embodiment) connected to the annular groove portion, or a trapezoidal portion.
[0052]
【The invention's effect】
The photosensitive drum base material for an electrophotographic apparatus according to the present invention can stably obtain an electrophotographic image having no defects, is lightweight, and has an effect of withstanding long-term use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an apparatus for measuring a flexural modulus of a photosensitive drum substrate.
2A is a longitudinal sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view corresponding to FIG. 2A with a load applied for measurement. .
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of a photosensitive drum base material fatigue test apparatus.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an apparatus for measuring a twist amount of a photosensitive drum base material.
5 is a side view as seen from the line V-V in FIG. 4;
6 is an explanatory drawing for showing a twist amount when the photosensitive drum base material is twisted in the apparatus of FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a cylindrical element tube made of aluminum used for manufacturing the photosensitive drum base material of the present invention.
8 is a longitudinal sectional view showing a state immediately after forming an inward flange portion at one open end of the cylindrical element tube of FIG.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a state immediately after a folded portion is formed in a cylindrical element tube in which an inward flange portion is formed at one opening end of FIG. 8;
10 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state immediately before ironing the cylindrical element tube of FIG. 9 formed with a folded portion. FIG.
11 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state when the ironing punch reaches the bottom dead center from the state of FIG.
12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
13 is a longitudinal sectional view of an example of the photosensitive drum base material of the present invention manufactured from the cylindrical element tube of FIG. 7. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum base material
101 Aluminum tube
107b Folding part
107c space
110 Squirting punch
110b Projection
114 Stripper device
115 fingers
121 Ironing compact

Claims

A photosensitive drum base material used for a photosensitive drum which is disposed in an electrophotographic apparatus and which is engaged with at least one of a rigid member such as a rigid roll and a rigid blade and flexes slightly elastically. The photosensitive drum substrate is made of an aluminum cylinder, and has a flexural modulus of 0.00015 to 0.05000 N / (mm · mm) with respect to a radial load applied to the cylindrical portion of the photosensitive drum substrate. The photosensitive drum base material, wherein the tensile strength of the part is 150 N / mm ² or more.

2. The photosensitive drum substrate according to claim 1, comprising an aluminum cylinder formed by ironing.

An annular space portion is provided on the inner surface side of one open end of the cylindrical aluminum base tube or on the inner surface side of the opening portion of the cylindrical aluminum base tube having an inward flange portion in one opening portion. A folded portion is formed, a hollow cylindrical projection of the iron punch is inserted into the space portion, engaged with the folded portion to perform an ironing process, and an iron molding is formed, and an end surface of the stripper device is formed on the end surface of the folded portion. 3. The photosensitive drum base material according to claim 1, wherein the photosensitive drum base material is formed by trimming both ends of the ironing molding after the fingers are engaged and the ironing punch is extracted from the ironing molding.