JP5366913B2

JP5366913B2 - 電子写真感光体支持体用アルミニウム円筒管の製造方法

Info

Publication number: JP5366913B2
Application number: JP2010234396A
Authority: JP
Inventors: 千春海老名; 洋之岡藤; 雄次柴田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: CN202275263U; JP2012088484A

Description

本発明は、電子写真感光体支持体用アルミニウム円筒管の製造方法に関し、特に押し出し後、抽伸加工を行うことなく外周面に切削加工を施して電子写真感光体支持体とするためのアルミニウム円筒管の製造方法に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真装置の感光ドラムとして、アルミニウム円筒管の外周面に電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）等を積層したＯＰＣ感光ドラムが多用されている。このＯＰＣ感光ドラムで高画質を得るには、表面が鏡面状に平滑で、高い真円度及び真直度を有するアルミニウム円筒管が必要とされる。そのため、このアルミニウム円筒管は、従来、アルミニウム材料（アルミニウム又はアルミニウム合金）を押出成形したアルミニウム押出管に、抽伸加工（引抜加工）を施した後、外周面を切削加工して仕上げられている（特許文献１参照）。
なお、この明細書において、アルミニウム円筒管とは切削加工後のものをいう。

アルミニウム押出管は、一般に、アルミニウム材料をマンドレル押出かポートホール押出することによって成形される。しかし、マンドレル押出によって成形された押出管には、偏肉（周方向での肉厚のバラツキ）が生じやすく、感光ドラム用のアルミニウム円筒管のような薄肉物の製造に不向きである。
これに対し、ポートホール押出によって成形される押出管は、偏肉の発生が回避されるが、円周方向に沿って複数箇所の溶着部を有するため、真円度が低くなる傾向がある。このため、前記のとおり、押出後、抽伸加工を行うことによって溶着部を均一化し、所定の真円度を確保した上で、切削加工を施している。

上記背景から、従来よりポートホール押出後の抽伸工程を省略することは困難とされている。なお、特許文献１，２では、工程の簡略化のため、切削工程の省略の可能性が示唆されているが、それは抽伸加工によるアルミニウム円筒管の真円度の一層の向上が前提となっている。

特開２０００−７５５３１号公報特開２００９−２１４１７２号公報

一方、抽伸加工を行う場合、高粘度の抽伸油を使う必要があり、そのため、抽伸管の表面に抽伸油によるオイルピットが発生し、表面粗度が劣化するという問題がある。また、抽伸後、抽伸油を洗浄して取り除く必要があるが、高粘度の抽伸油は除去しにくく、また洗浄工程のための設備と工程処理時間が必要となり、これが高コストの要因になっている。

本発明は、このような抽伸加工の問題点に鑑みてなされたもので、ＯＰＣ感光ドラム用（電子写真感光体支持体用）アルミニウム円筒管の製造に際し、従来行われていたアルミニウム押出管に対する抽伸加工（引抜加工）を省略できるようにすることを目的とする。

本発明は、電子写真感光体支持体用（ＯＰＣ感光ドラム用）アルミニウム円筒管の製造方法に係り、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材料を、４５ｍ／分以下の押出速度でポートホール押出することにより管の内側の真円度が０．２ｍｍ以下、肉厚が０．６５ｍｍ以上のアルミニウム押出管を成形し、前記アルミニウム押出管に抽伸加工を施すことなく、前記アルミニウム押出管の両端内部にマンドレルを挿入し、該マンドレルで前記アルミニウム押出管を支持及び回転させ、前記アルミニウム押出管の外周面を切削加工して、外径の基準寸法が１６〜５０ｍｍの電子写真感光体支持体用アルミニウム円筒管を製造することを特徴とする。
本発明において、管の内側の真円度とは、測定された管内径の最大値と最小値の差を意味する。

本発明によれば、ポートホール押し出ししたアルミニウム押出管の内周側真円度が０．２ｍｍ以下であることにより、管の両端内部にマンドレルを挿入し、該マンドレルで管を支持及び回転させて行う外表面の切削加工が可能となる。つまり、抽伸加工を経ることなく、アルミニウム押出管に切削加工を施して、表面が平滑で、高い真円度及び真直度を有するアルミニウム円筒管（電子写真感光体支持体）を製造することができる。
その結果、抽伸工程が省略できるだけでなく、抽伸油を取り除くための洗浄工程も省略することができ、電子写真感光体支持体を低コストで製造できるようになる。

切削加工を説明する断面図である。

ポートホール押し出ししたアルミニウム押出管の切削加工は、図１に示すように、所定長さに切断したアルミニウム押出管１の両端にマンドレル２の先端２ａを挿入し、マンドレル２の肩部２ｂでアルミニウム押出管１の端部を押さえ、続いてマンドレル２及びアルミニウム押出管１を高速（４０００回転／分以上）で回転させ、アルミニウム押出管１の外周面にバイトを当てて切削加工を施す。

マンドレル２の先端２ａは高い寸法精度と真円度の柱状に加工されており、このマンドレル２によるアルミニウム押出管１の支持と、アルミニウム押出管１の高速回転及び切削加工を安定した状態で行わせるには、アルミニウム押出管２にも、マンドレル２の先端２ａが挿入される内径側に高い寸法精度と真円度が要求される。例えば外径（直径）の基準寸法が一般的な１６ｍｍ〜５０ｍｍのアルミニウム円筒管に対応するアルミニウム押出管２の内径（直径）の寸法公差は±０．１ｍｍ、従って真円度は０．２ｍｍ以下に設定される。

マンドレル２の先端２ａの外径は通常前記寸法公差の上限値に合わせて設定されており、前記先端２ａをアルミニウム押出管２に圧入し、肩部２ｂにより所定の加圧力を軸方向に負荷することにより、マンドレル２によるアルミニウム押出管２の支持と、アルミニウム押出管２の高速回転及び切削加工が安定する。このとき内径の実寸法が寸法公差の範囲外となり、真円度が０．２ｍｍを超えるようだと、マンドレル２の先端２ａの圧入が困難となり、切削加工自体が行えない。無理して圧入すると、切削加工で調整できない変形がアルミニウム押出管２に生じる。

ポートホール押し出ししたアルミニウム押出管において、従来はこのような高い真円度を得ることができなかった。また、押出後に抽伸加工を施すことが前提であったから、アルミニウム押出管の段階でこのような高い真円度を達成する必要もなかった。
一方、抽伸加工を省略するのであれば、ポートホール押出によって、高い真円度のアルミニウム押出管を得る必要がある。

本発明者らは、ポートホール押出の押出速度がアルミニウム押出管の内径の真円度に大きく影響することを見出し、押出速度を調整することで、高い真円度のアルミニウム押出管を製造することができるようになった。つまり、外径の基準寸法が１６ｍｍ〜５０ｍｍのアルミニウム円筒管に対応する従来のアルミニウム押出管は、例えば７０ｍ／分以上の高い押出速度で押出を行っていたが、それより顕著に低い押出速度、より具体的には４５ｍ／分以下、好ましくは３５〜４５ｍ／分程度で押し出すことで、内径の真円度が０．２ｍｍ以下のアルミニウム押出管を得ることができる。
なお、特許文献２の段落００５９には、外径２５ｍｍのアルミニウム押出管のポートホール押出において、ラム速度が１０ｍ／分と記載されているが、押出比を考慮するとアルミニウム押出管の押出速度は相当に大きいと推測される。

アルミニウム押出管２の内径側に高い真円度が得られれば、外径側は切削加工を施して高い真円度及び真直度が得られるので、押出管における外径側の真円度や偏肉は大きい問題にはならない。ただし、アルミニウム押出管の肉厚があまり薄肉の場合、切削加工後はさらに肉厚が減るから、電子写真感光体支持体としての強度及び剛性が不足し、また複写機等の稼働中に機内で振動して異音を発生する等の問題が生じる。外径の基準寸法が１６ｍｍ〜５０ｍｍのアルミニウム円筒管に対応するアルミニウム押出管であれば、最小肉厚の箇所で０．６５ｍｍ以上の肉厚があれば、上記の問題点は回避できる。

表１に記載した組成のアルミニウム合金ビレットを、押出温度を４９０℃とし、種々の押出速度（４０〜７５ｍ／分）でポートホール押し出しして、アルミニウム押出管を製造した。Ｎｏ．９のアルミニウム押出管のみ、続いて抽伸加工を施した。抽伸加工は、粘度３０００ｃｓｔの抽伸油を用い、固定プラグ方式で、断面積減少率３９％、肉厚減少率２８％に設定して行った。

Ｎｏ．１〜９のアルミニウム押出管及び抽伸管について、内径側真円度、肉厚の最小値、及び表面油汚れを下記要領で測定した。その結果を表２に示す。
［内径側真円度］所定寸法に切断したＮｏ．１〜９のアルミニウム押出管及び抽伸管について、両端面の内径（直径）を複数箇所、３点式内側マイクロメーターで測定し、測定した内径の最大値と最小値から真円度を求めた。次いで、Ｎｏ．１〜８のアルミニウム押出管及びＮｏ．９の抽伸管について、真円度が０．２ｍｍ以下のものを切削可否の観点で良（○）と評価し、０．２ｍｍを超えるものは切削可否の観点で不良（×）と評価した。なお、内径の基準値は２２．４ｍｍで寸法公差は±０．１ｍｍ、肉厚の基準値は１．０ｍｍとした。Ｎｏ．１〜４，７，８の押出管とＮｏ．９の抽伸管は、内径の測定値が全て寸法公差の範囲内で真円度が０．２ｍｍ以下であった。

［肉厚の最小値］所定寸法に切断したＮｏ．１〜９のアルミニウム押出管及び抽伸管について、両端面の肉厚を複数箇所、マイクロメーターで測定し、最小値を求めた。肉厚の最小値が０．６５ｍｍ以上のものを良（○）と評価し、０．６５ｍｍ未満のものを不良（×）と評価した。

［表面油汚れ］所定寸法に切断したＮｏ．１〜８のアルミニウム押出管及びＮｏ．９のアルミニウム抽伸管について、炭化水素系洗浄液で７秒間洗浄し、乾燥後、アルミニウム抽伸管の表面に残留した油分をＮヘキサン抽出法で測定し、１００ｍｇ／ｍ^２以下のものを良（○）、１００ｍｇ／ｍ^２を超えるものを不良（×）と評価した。

表２に示すとおり、押出速度を従来よりかなり小さく設定したＮｏ．１〜４，７，８のアルミニウム押出管は、真円度が０．２ｍｍ以下であり、切削可否の観点で○と評価した。このうちＮｏ．１〜４は、肉厚の最小値が０．６５ｍｍ以上であり、総合評価としても○と評価した。Ｎｏ．７，８は、肉厚の最小値が０．６５ｍｍ未満であったため、総合評価として×と評価した。

一方、押出速度をやや大きく設定したＮｏ．５，６のアルミニウム押出管は、真円度が０．２ｍｍを超えたため、切削可否の観点で×と評価し、総合評価としても×と評価した。また、従来の大きい押出速度（７５ｍ／分）で押出成形したＮｏ．９のアルミニウム押出管は、真円度が低かったが、抽伸加工を施したことにより真円度が向上し、アルミニウム抽伸管としては切削可否の観点で○と評価した。ただし、アルミニウム抽伸管は、表面油汚れが基準を超えたため、総合評価として×と評価した。

１アルミニウム押出管
２マンドレル

Claims

アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材料を、４５ｍ／分以下の押出速度でポートホール押出することにより管の内側の真円度が０．２ｍｍ以下、肉厚が０．６５ｍｍ以上のアルミニウム押出管を成形し、前記アルミニウム押出管に抽伸加工を施すことなく、前記アルミニウム押出管の両端内部にマンドレルを挿入し、該マンドレルで前記アルミニウム押出管を支持及び回転させ、前記アルミニウム押出管の外周面を切削加工して、外径の基準寸法が１６〜５０ｍｍの電子写真感光体支持体用アルミニウム円筒管を製造することを特徴とする電子写真感光体支持体用アルミニウム円筒管の製造方法。