(57)【要約】【課題】真円度や円筒度を容易に得ることができる薄肉パイプ成形装置及び薄肉パイプ成形方法を提供することにある。【解決手段】薄肉パイプ４を成形する薄肉パイプ成形装置において、前記薄肉パイプ４と、その外径に対して所定のクリアランスを持たせた内径を有する金型２、３とからなり、前記金型２、３内に挿入された前記薄肉パイプ４は、挿入されたままの状態で適宜な範囲に昇温され、かつこの上昇した温度で適宜な時間保持された後、徐冷されるアニールを受ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ部材の外周面との間に所定のクリアランスを持たせた状態で該パイプ部材の少なくとも一部外周面と対向配置される内周面を有した金型と、該パイプ部材を加熱する加熱手段と、を備え、
前記加熱手段により前記パイプ部材を所定温度に加熱し、該温度にて所定時間保持した後で、徐冷のためのアニール処理を行うことを特徴とするパイプ部材成形装置。
【請求項２】
前記パイプ部材の外径寸法と前記金型の内径寸法との間の前記クリアランスが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のパイプ部材成形装置。
【請求項３】
前記金型の材質の熱膨張係数は、前記パイプ部材の材質の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のパイプ部材成形装置。
【請求項４】
前記パイプ部材の軸方向一端部だけを前記金型内に挿入することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項の記載のパイプ部材成形装置。
【請求項５】
前記パイプ部材の軸方向両端部を前記金型内に挿入することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項の記載のパイプ部材成形装置。
【請求項６】
前記金型は、前記パイプ部材の軸方向両端部を挿入するためのリング金型であり、各金型を保持する複数の保持部材を備えることを特徴とする請求項５の記載のパイプ部材成形装置。
【請求項７】
前記金型は、前記パイプ部材をその全長にわたって収容することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のパイプ部材成形装置。
【請求項８】
前記金型の外周面には、前記パイプ部材の外周面に形状を転写するための突起を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のパイプ部材成形装置。
【請求項９】
パイプ部材を成形するパイプ部材成形方法において、前記パイプ部材を、その外径に対して所定のクリアランスを持たせた内径を有する金型内に挿入し、挿入したままの状態で適宜な温度範囲に昇温し、かつこの上昇した温度で適宜な時間保持した後、徐冷するアニールを行なうことを特徴とするパイプ部材成形方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れか１項記載のパイプ部材成形装置で成形されたパイプ部材を基材とすることを特徴とする画像形成装置の感光体ドラム。
【請求項１１】
請求項１乃至８の何れか１項記載のパイプ部材成形装置で成形されたパイプ部材を基材とすることを特徴とする画像形成装置の現像スリーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタなどの画像形成装置の作像系ユニットに使用される感光体ドラムや現像スリーブを構成する薄肉パイプ（パイプ部材）の成形装置、及び成形方法に関し、特に薄肉パイプの外径部との間にクリアランスを有する金型内へ挿入し、加熱徐冷によって高精度の真円度や円筒度が得られるパイプ部材成形装置、パイプ部材成形方法、感光体ドラム、及び現像スリーブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタなど画像形成装置の作像系ユニットに使用される感光体ドラムや現像スリーブを構成する薄肉パイプを製造するために、種々の成形方法が提案されている。製造された成形品である薄肉パイプの曲がり及び拡開矯正にも種々の方法が提案されている。
曲がり矯正としては主として鼓形状のロ−ルを対向させたものを複数段設け、各段で所定の曲り修正オフセット量を設定し、数回に分割して修正するなどの方法が知られている。また、円筒部材の修正にはこの円筒部材の内径に拡開部材を挿入する方法が採られることが知られている。（例えば、特許文献１乃至６参照）。
特許文献１では、パンチにて金型を圧入し拡管する環体の矯正方法が開示されており、特許文献２及び３では、射出成形で、成形後にそのままの状態でアニール工程を行なうことを開示している。特許文献４乃至６では、管の内部に拡径用の手段を用いることが開示されている。
アルミニウムパイプ、又はその合金パイプの市販品は、曲り、偏肉（管外径の１０〜２０％）及び真円度の精度が悪く、とくに真円度については３０μｍ台が押し出し又は引き抜き加工の限界である。
【特許文献１】特開２０００−９４０３７公報
【特許文献２】特開２００５−１４４７０２公報
【特許文献３】特開２００５−１６９９２５公報
【特許文献４】特開２０００−１９００３３公報
【特許文献５】特開２０００−３０１２４０公報
【特許文献６】特開２００３−１５４４１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＯＡ機器の部品としての薄肉パイプに要求される加工精度は、曲り・偏肉共に１０μｍ台であり、機械加工で切削しても素管の真円、偏肉及び曲りが影響して残り、歩留りを著しく悪くし、納期コストの満足が得られない。
薄肉パイプの矯正は、曲がり矯正が主であり、鼓形状のロ−ルを対向させたものを複数段設け、各段で所定の曲り修正オフセット量を設定し数回に分割して修正するなどの方法が採られている。しかし、内径や真円度の矯正について、上述した各特許文献に開示された技術はパンチにて金型を圧入し拡管する方法なので、金型とパイプの間に隙間がないため、離型ができない。
そこで、本発明の目的は、真円度を容易に得ることができるパイプ部材成形装置及びパイプ部材成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、パイプ部材の外周面との間に所定のクリアランスを持たせた状態で該パイプ部材の少なくとも一部外周面と対向配置される内周面を有した金型と、該パイプ部材を加熱する加熱手段と、を備え、前記加熱手段により前記パイプ部材を所定温度に加熱し、該温度にて所定時間保持した後で、徐冷のためのアニール処理を行うことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記パイプ部材の外径寸法と前記金型の内径寸法との間の前記クリアランスが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１において、前記金型の材質の熱膨張係数は、前記パイプ部材の材質の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項において、前記パイプ部材の軸方向一端部だけを前記金型内に挿入することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至３の何れか１項において、前記パイプ部材の軸方向両端部を前記金型内に挿入することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５において、前記金型は、前記パイプ部材の軸方向両端部を挿入するためのリング金型であり、各金型を保持する複数の保持部材を備えることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至３の何れか１項において、前記金型は、前記パイプ部材をその全長にわたって収容することを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れか１項において、前記金型の外周面には、前記パイプ部材の外周面に形状を転写するための突起を有することを特徴とする
請求項９に記載の発明は、薄肉パイプを成形する薄肉パイプ成形方法において、前記薄肉パイプを、その外径に対して所定のクリアランスを持たせた内径を有する金型内に挿入し、挿入したままの状態で適宜な温度範囲に昇温し、かつこの上昇した温度で適宜な時間保持した後、徐冷するアニールを行なう薄肉パイプ成形方法を特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか１項記載の薄肉パイプ成形装置で成形された薄肉パイプを基材とする画像形成装置の感光体ドラムを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか１項記載の薄肉パイプ成形装置で成形された薄肉パイプを基材とする画像形成装置の現像スリーブを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、薄肉パイプ（パイプ部材）と、その外径部に対して所定のクリアランスを持たせた内径を有する金型とからなり、この金型内に挿入された薄肉パイプは、挿入されたままの状態で適宜な温度範囲に昇温され、かつこの上昇した温度で適宜な時間保持された後、徐冷されるアニールを受けるので、金型精度が転写された真円精度の良いパイプが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る薄肉パイプ成形装置（パイプ部材成形装置）の構成を示す概略軸方向断面図である。
本発明の特徴は、パイプ部材４の外周面との間に所定のクリアランスを持たせた状態で該パイプ部材の少なくとも一部外周面と対向配置される内周面を有した金型２、３と、該パイプ部材を加熱する加熱手段と、を備え、加熱手段によりパイプ部材を所定温度に加熱し、該温度にて所定時間保持した後で、徐冷のためのアニール処理を行うようにした構成にある。
なお、本発明の装置、及び方法により成形を受ける対象物は、薄肉パイプに限らず、パイプ状（円柱状）のワークであればどのような対象物であってもよいが、ここでは薄肉パイプについて説明する。
薄肉パイプ成形装置（パイプ部材成形装置）Ａは、円筒形の金型支え支柱１の軸方向両端部に夫々第１金型２及び第２金型３を配置した構成を備えている。この薄肉パイプ装置Ａでは、金型２、３によって薄肉パイプ４の両端部外周面に金型内周面の形状を転写する。薄肉パイプ成形装置Ａは、金型等によって保持された薄肉パイプを所定の温度に加熱する加熱手段を備えている。
金型支え支柱１の内部には薄肉パイプ４が同軸状に配置されており、薄肉パイプ４の両端部外周面４ａと金型２、３の各内周面２ａ、３ａとの間に全周に亘って所定のクリアランスが確保されるように、薄肉パイプ４の軸方向両端部は夫々第１金型２及び第２金型３の内周面２ａ、３ａに挿入されて位置決めされている。
環状の第１金型２及び第２金型３には、夫々薄肉パイプ４の外周面を支持する内周面２ａ、３ａと、金型支え支柱１の軸方向端部を嵌合する嵌合部２ｂ、３ｂと、を備えている。
【０００７】
図２は薄肉パイプの外径（外周面）と金型内周面との間のクリアランスを示す部分概略断面図である。この例では、薄肉パイプ４の外径と金型３の内径との間のクリアランスは、０．２ｍｍ以下に設定されている。
すなわち、（金型３の内径ΦＤ−薄肉パイプ４の外径Φｄ）≦０．２ｍｍである。薄肉パイプ４の外周面（外径）と金型３の内周面３ａとの直径差が０．２ｍｍ以下であるので、所定以上の温度で加熱した場合の熱膨張により薄肉パイプの外周面は金型３の内周面に充分密着することができる。
図３は薄肉パイプと金型を示す概略断面図である。この場合、薄肉のパイプ４を挿入する第２金型３の材質の熱膨張係数は成形する薄肉パイプ４の材質の熱膨張係数よりも小さい。このように、パイプ材質の熱膨張係数よりも金型材質の熱膨張係数が小さい薄肉パイプ用の成形金型であるので、第２金型３の内面形状が高精度に転写された薄肉パイプ４を得られる。
図３では、薄肉パイプ４の片側又は一方の端部だけを金型（図３においては第２金型３）の内部に挿入している。薄肉パイプ４の片側だけを金型に挿入している薄肉パイプ成形用金型であるので、薄肉パイプの片側において金型精度が転写されたパイプを得られる。
【０００８】
図４は薄肉パイプの上下両端を金型に挿入する構成を示す概略断面図である。薄肉パイプ４の軸方向両端部を夫々金型（第１金型２及び第２金型３）に挿入している。このように、薄肉パイプ４の軸方向両端を金型に挿入している薄肉パイプ成形金型なので、薄肉パイプの両端において各金型の内面形状が高精度に転写された薄肉パイプを得られる。
図５は薄肉パイプの両端を挿入できるリング金型を備えた構成を示す概略断面図である。図５では、薄肉パイプ４の上下両端（軸方向両端）はリング金型（第１金型２及び第２金型３）の内周部に挿入され、各リング金型（第１金型２及び第２金型３）は保持部材である複数の金型支え支柱１によって保持されている。
これにより、薄肉パイプ４の上下両端外周において各金型の内面形状が高精度に転写された真円度及び同軸度の良いパイプを製造することができる。このように、薄肉パイプ４の上下両端を挿入できるリング金型２、３を備え、両金型２、３を保持する複数の保持部材１を備えている薄肉パイプの成形金型なので、金型の同軸度を精度良く確保できる。
【０００９】
図６は薄肉パイプを軸方向全長にわたって金型に挿入する構成を示す概略断面図である。図６では、薄肉パイプ４はその全長にわたって中空円筒状の金型５の内部に挿入されている。このように、薄肉パイプ４をその全長にわたって金型５内部に挿入している薄肉パイプ成形金型なので、薄肉パイプ４の全長にわたって金型５の内周面形状が高精度に転写された薄肉パイプを製造することができる。
この場合も、薄肉パイプ４の外周面と金型５の内周面との間のクリアランスを例えば０．２ｍｍ以下とし、加熱手段により加熱した際の熱膨張を利用して転写を行う。この点は、以下の各実施形態においても同様である。
図７は本発明による薄肉パイプ成形装置の動作における温度と時間の関係をグラフで示す概略図であり、この図に基づいて本発明による薄肉パイプ成形装置の動作について説明する。
薄肉パイプ４をその外周面の形状と整合する内周面形状を備えたリング状、或いは円筒状の金型（２、３、５）内に挿入して、そのままの状態で１８０°〜３００°の範囲の温度にまで昇温させる。薄肉パイプ４の材質が金型（２、３、５）の材質よりも熱膨張係数が大きいため、薄肉パイプ４が膨張して金型の内周面に密着する。
その状態で１〜２時間保持することで薄肉パイプ４の残留応力が緩和される。その後、常温まで徐冷することで薄肉パイプ４が収縮し、離型される。
【００１０】
本発明において薄肉パイプの端部外周、或いは全面に亘って内面形状を転写する各金型２、３、５の材質は、薄肉パイプ４の材質よりも熱膨張係数の小さい材質を選定する。例えば、被転写体としての薄肉パイプ４の材質としてアルミ合金、銅合金などを使用する場合、各金型２、３、５の材質として鉄系材料を選定する。鉄系の薄肉パイプ４を使用する場合、各金型２、３、５の材質は超硬合金、セラミックなどを選定する。
本発明によれば、薄肉パイプの内径及び外径を成形する薄肉パイプ成形方法において、成形金型の材質を薄肉パイプの材質より熱膨張係数の小さい材質とし、しかも薄肉パイプの外周面の一部又は全部と整合する内周面形状、寸法を有した成形金型に挿入する。次いで、そのままの状態において、図７に示すように、１８０°〜３００°の間に昇温して１〜２時間保持した後、徐冷するアニールを施している。
従って、薄肉パイプが膨張して金型の内周面に密着し、その状態で１〜２時間保持することで、薄肉パイプの残留応力が緩和される。続いて、常温まで徐冷することで薄肉パイプが収縮し、離型されると、金型の内周面形状が高精度に転写された薄肉パイプを成形できる。
【００１１】
図８はパイプ外周面へ形状転写を行なう金型とパイプを示す概略平面図である。図９は図８の線Ａ−Ａに沿う概略断面図である。図１０は図９の金型から取り出した形状転写後のパイプを示す概略平面図である。図１１は図１０のパイプの外周形状を示す外観図である。
金型６は、パイプ７の外周面へ形状を転写するために内面に複数の突起６ａを有している。これらの図では、パイプ７は円柱部材であり、このパイプ７の外周面へ形状を形成するために金型６の複数の突起６ａも金型６の長手方向に全長に延びている。
このように、パイプ７の外周面への形状転写を行なう金型は、その内面に突起６ａを有したパイプ成形金型なので、金型内面の突起形状が転写されたパイプが得られる。パイプ７は円柱部材であり、金型６の内面の突起形状が転写された円柱部材が得られる。このように、パイプ又は円柱部材外周面に複雑な形状を精度良く成形でき、バラツキを小さくできる。
【００１２】
図１２は本発明による薄肉パイプ成形装置で成形された薄肉パイプを構成要素として使用している画像形成装置の作像部の概略構成を示す図であり、図１２に基づいて本発明による薄肉パイプ成形装置で成形された成形品を組み込む画像形成装置について概略を説明する。
画像形成装置１０における画像形成は次のような構成及び動作で行なわれる。まず、感光体ドラム１１は紙面に対し時計回りに回転する。感光体ドラム１１は帯電装置１２で一様に帯電された後、露光装置１３で画像部に露光を行い潜像が形成される。
その後、現像装置１４により潜像を現像して可視像化される。図示してない給紙装置からレジストローラ１６を通って給紙された転写紙Ｐに基準パターンが転写ローラ１５により転写される。基準パターンを転写された転写紙Ｐは定着装置１７の定着ローラ１８と加圧ローラ２０のニップ部に搬送されて定着される。
本発明により製造された薄肉パイプを感光体ドラム１１として組み込むことによって、画像形成装置１０の感光体ドラム１１の全振れ精度が向上する。全振れ精度が向上した感光体ドラムなので、帯電ギャップを精度良く均一に確保できる。
現像装置１４の現像ローラ１９は、図示してないが複数の固定磁極を有するマグネットローラと、マグネットローラの外周に回転自在に設けられる非磁性の現像スリーブとを有している。現像ローラ１９は、トナーを現像スリーブに保持して感光体ドラム１１へ搬送する。
本発明による薄肉パイプ成形装置は、例えば現像スリーブの基材となる薄肉パイプ、その他の円筒体（感光体ドラムの基材）を製造するのに適している。現像スリーブの基材となる薄肉パイプを本発明の装置により製造した場合には、現像剤の汲み上げ量が安定して画像品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるパイプ部材成形装置の実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】薄肉パイプ（パイプ部材）の外径と金型の内径との間のクリアランスを示す部分断面図である。
【図３】薄肉パイプと金型を示す概略断面図である。
【図４】薄肉パイプの上下両端を金型に挿入する構成を示す概略断面図である。
【図５】薄肉パイプの両端を挿入できるリング金型を備えている構成を示す概略断面図である。
【図６】薄肉パイプを全長にわたって金型に挿入する構成を示す概略断面図である。
【図７】本発明による薄肉パイプ成形装置（パイプ部材成形装置）の動作における温度と時間の関係をグラフで示す概略図である。
【図８】パイプ外周面への形状形成を行なう金型とパイプを示す概略平面図である。
【図９】図８の線Ａ−Ａに沿う概略断面図である。
【図１０】図９の金型から取り出したパイプを示す概略平面図である。
【図１１】図１０のパイプの外周形状を示す概略図である。
【図１２】本発明による薄肉パイプ成形装置で成形された成形品を構成部として使用している画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００１４】
Ａ  薄肉パイプ成形装置（パイプ部材成形装置）、１  金型支え支柱、２  第１金型、３  第２金型、４  薄肉パイプ（パイプ部材）、５  金型、６  金型、７  パイプ、１０  画像形成装置、１１  感光体ドラム、１９  現像ローラ（現像スリーブ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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