(57)【要約】【課題】処理対象面の全体に亘ってばらつきのない粗面化処理が可能な表面粗面化装置を提供する。【解決手段】本発明の表面粗面化装置は磁性粒子５９とともに円筒形状または円柱形状の加工対象物８を、該加工対象物８の軸を同軸に、かつ、該軸を中心に回転可能に収容する円筒状の収容槽２９と、前記収容槽２９内に前記磁性砥粒５９を移動させる回転磁場を発生させて、該回転磁場により前記磁性砥粒５９を前記加工対象物８に衝突させる磁場発生手段と、を備えた表面粗面化装置において、前記円筒状の収容槽２９の内部空間を間仕切りする仕切り板６１が備えられ、そして、仕切り板６１が、該円筒状の収容槽２９の軸に対して傾斜して配置されている。【選択図】図１
2008073781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粒子とともに円筒形状または円柱形状の加工対象物を、該加工対象物の軸を同軸に、かつ、該軸を中心に回転可能に収容する円筒状の収容槽と、前記収容槽内に前記磁性砥粒を移動させる回転磁場を発生させて、該回転磁場により前記磁性砥粒を前記加工対象物に衝突させる磁場発生手段と、を備えた表面粗面化装置において、
前記円筒状の収容槽の内部空間を間仕切りする仕切り板が備えられ、そして、
該仕切り板が、該円筒状の収容槽の軸に対して傾斜して配置されている
ことを特徴とする表面粗面化装置。
【請求項２】
前記円筒状の収容槽が、その軸が鉛直方向に一致して設けられ、そして、前記磁場発生手段が鉛直方向に往復移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表面粗面化装置。
【請求項３】
前記仕切り板が、複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面粗面化装置。
【請求項４】
前記仕切り板が、前記円筒状の収容槽の内側面に、前記円筒状の収容槽と同軸の螺旋状に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面粗面化装置。
【請求項５】
前記仕切り板と加工対象物との間に形成される隙間が、磁性粒子の直径より小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の表面粗面化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の現像スリーブなどの円筒、円柱形状物（加工対象物）の外表面に磁性砥粒などの磁性粒子を衝突させることで、該加工対象物の表面を粗面化する表面粗面化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、画像形成装置の外表面に付着した現像剤を感光体ドラムに搬送する現像ローラの現像スリーブなどの円筒、円柱形状の加工対象物の外表面を粗面化するために、磁性砥粒と加工対象物を収容槽内に封入し、磁性砥粒を移動させる回転磁場を発生させて、回転磁場と磁性砥粒との間に働く電磁力によって、磁性砥粒をランダムに励磁させて、加工対象物に衝突させることによって、その外表面を粗面化する表面粗面化装置（例えば、特許文献１ないし４参照）が知られている。
【０００３】
この種の表面粗面化装置は、砥粒を空気圧又は水圧で噴出させて、該砥粒を加工対象物に衝突させるサンドブラスト装置やショットブラスト装置に比べ、加工効率が良いことが知られている。
【０００４】
また、加工も円筒、円柱形状の加工対象物をその軸を水平に保ちながら加工を行う”横型”加工に比べ、その軸を鉛直に保ちながら加工を行う、”縦型”で加工する方が、磁性砥粒が処理物の表面に接触する状態が均一なため、振れ精度が向上する。すなわち”横型”加工では磁性材からなる磁性砥粒が下側に多く停滞するため、処理ワークと局部的な接触があり、処理ワークの振れ精度が悪くなる。
【０００５】
しかし、”縦型”で加工する場合であっても、処理ワーク（加工）の表面を粗面化するための磁性砥粒が加工中に下方へ落下するため、加工対象物の軸方向での粗さのばらつきが発生する不具合があった。
【０００６】
このため、従来技術で行われている装置では、図４にモデル的に示すように磁性砥粒（磁性粒子）５９’と加工対象物８’とを収容する収納槽２９’の内部軸方向に、複数の仕切り板６１’を設け、磁性砥粒５９’の落下を防止し、軸方向の粗さのばらつきを改善したが、仕切り板５９がある部分では磁性砥粒が加工対象物表面と接触しづらく、粗さのばらつきが発生するという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−３０５６３４号公報
【特許文献２】特開２００１−１３８２０７号公報
【特許文献３】特許第３４８６２２１号
【特許文献４】特開昭６１−３８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、処理対象面の全体に亘ってばらつきのない粗面化処理が可能な表面粗面化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者による検討の結果、図４に示すような従来の仕切り板を有した収納槽２９’の場合、図５にモデル的に示すように、仕切り板６１’のある場所に相当する加工対象物の表面（破線で示す）には磁性粒子がほとんど供給されず、そのため粗面化処理が均一にできないと云った問題があることが判った。
【０００９】
そこで、本発明の表面粗面化装置は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、磁性粒子とともに円筒形状または円柱形状の加工対象物を、該加工対象物の軸を同軸に、かつ、該軸を中心に回転可能に収容する円筒状の収容槽と、前記収容槽内に前記磁性砥粒を移動させる回転磁場を発生させて、該回転磁場により前記磁性砥粒を前記加工対象物に衝突させる磁場発生手段と、を備えた表面粗面化装置において、前記円筒状の収容槽の内部空間を間仕切りする仕切り板が備えられ、そして、該仕切り板が、該円筒状の収容槽の軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とする表面粗面化装置である。
【００１０】
また、本発明の表面粗面化装置は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の表面粗面化装置において、前記円筒状の収容槽が、その軸が鉛直方向に一致して設けられ、そして、前記磁場発生手段が鉛直方向に往復移動可能に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の表面粗面化装置は、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の表面粗面化装置において、前記仕切り板が、複数設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の表面粗面化装置は、請求項４に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の表面粗面化装置において、前記仕切り板が、前記円筒状の収容槽の内側面に、前記円筒状の収容槽と同軸の螺旋状に設けられてことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の表面粗面化装置は、請求項５に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の表面粗面化装置において、前記仕切り板と加工対象物との間に形成される隙間が、磁性粒子の直径より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の表面粗面化装置によれば図３にモデル的に示すように、仕切り板６１が加工対象物８の軸に対して斜めとなっているので、加工対象物８の表面に、粗面化処理の”死角”が存在しなくなるために、均一な粗面化処理が可能となり。処理対象面の全体に亘ってばらつきのない粗面化処理が可能となる。
【００１５】
また、請求項２に記載の表面粗面化装置では、さらにばらつきの少ない粗面化処理が可能となる。
【００１６】
また、請求項３に記載の表面粗面化装置では、よりばらつきの少ない粗面化処理が可能となる。
【００１７】
また、請求項４に記載の表面粗面化装置では、さらにばらつきの少ない粗面化処理が可能となる。
【００１８】
さらに、請求項５に記載の表面粗面化装置では、上記効果に加え、加工対象物表面と仕切り板との間への磁性粒子の入り込みが防止されるので、この部分で発生していた打痕、引っかき傷の発生が防止され、加工品質を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の表面粗面化装置において、粗面化処理の対象は円筒形状または円柱形状の物品であり、本発明の表面粗面化装置ではその外側面の粗面化を行う。ここで、このような物品としては各種ローラ、画像形成装置の現像スリーブ等が挙げられる。
【００２０】
図１には本発明に係る表面粗面化装置の一例１を示した。この例では、円筒、円柱形状の加工対象物をその軸を鉛直に保ちながら加工を行う”縦型”加工式の表面粗面化装置の例であるが、これは従来”横型”として用いられていた表面粗面化装置をその軸が鉛直方向に一致するようにして、９０度回転させたものである。
【００２１】
鉛直に維持された装置ベース１の面に沿って、上下に電磁コイル移動用直動ガイド２が設けられるとともに、電磁コイル移動用一軸直動アクチュエータ４が設置されている。電磁コイル移動用直動ガイド２に、電磁コイル保持ベース６の面にセットされた電磁コイル７が図中上下に移動可能に固定されている。
【００２２】
円筒形状または円柱形状の加工対象物（「加工対象物」とも云う）８が内部にセットされた収納槽２９は、Ｆ側保持部ベース高さ調整用支柱上のＦ側保持部ベース５とＲ側保持部ベース９とによって装置ベース１上に保持されている。
【００２３】
電磁コイル７は電流の切換えにより電磁コイル内の発生磁界を変化させることで磁性砥粉などの磁性粒子を、電磁コイル７内円周上を公転させる。この電磁コイル７は可変速モートルの電磁コイルを応用し利用することが可能であり、円筒形状または円柱形状の加工対象物の外径及び磁性粒子の形状、加工対象物および磁性材を収容する収容槽２９の形状から最適な形状を選定する。
【００２４】
回転磁場を発生させる電磁コイル７を、加工対象物１と磁性粒子とを収容する収納槽２９の軸方向よりも短い長さとし、収容槽２９の軸方向に対しての任意の位置に任意の速度で移動可能とし、収納槽２９の内部の円柱状の中空部を仕切って、磁性粒子の中空部の軸方向の移動を妨げる仕切り板と、磁性粒子の中空部からの流出を防止する流出防止板を供えることにより、短時間での加工が可能となる。
【００２５】
すなわち、このような電磁コイル７を収納槽２９の軸方向に対して移動させることにより、収容槽２９の一端に電磁コイル７を移動させたときにはその一端側では粗面加工が行われ、他端側では磁性粒子の残留磁化の除去を行いうことが可能となる。さらに、上記のように電磁コイル７の長さを短くすることで、消費電力の抑制が達成できると、同時に、長時間にわたって安定した連続的な粗面化処理が可能となる。
【００２６】
さらに、磁気コイル７を、収納槽２９の軸方向の長さに対して短くすることにより、収納槽２９を保持する手段を収納槽２９の両端に配置可能になる。このように磁気コイル７は、磁気コイル７の冷却が容易になる点や、粗面化する領域（移動可能な距離）と加工時間の関係、加工効率との関係を勘案して、磁性粒子を収容する収納槽２９の軸方向の長さに対し、短くする。
【００２７】
ここで、例えば、電磁コイル内径をφ８２ｍｍで長さ８５ｍｍ、磁性材からなる磁性粒子の形状をφ０．８〜１ｍｍで長さ０．５〜１ｍｍ、収納槽２９は外径４０〜８０ｍｍ、肉厚０．５〜２ｍｍ、長さ６００〜８００ｍｍで、材質は非磁性材、円筒形状または円柱形状の加工対象物８は外径φ１７〜１８ｍｍ、全長３００〜３５０ｍｍのものを使用するが、加工対象物８の大きさ等に対応して適宜変更する。
【００２８】
また、磁場発生手段である電磁コイル７は、電磁コイル保持ベース６と電磁コイル移動用一軸直動アクチュエータ４によって鉛直方向に往復移動可能に位置決めされており、加工対象物と磁性材とを収容する収納槽２９及び円筒形状または円柱形状の加工対象物１を保持する中空円筒形状保持手段２８に対し、通り精度・高さ位置精度が確保されている。
【００２９】
電磁コイル７の移動速度はこの装置１では電磁コイル移動用一軸直動アクチュエータ４により０〜３００ｍｍ／秒の範囲で調整可能であり、また、収納槽２９の軸方向に平行に、その側面の任意の位置に移動し、停止することが可能である。
【００３０】
電磁コイル８の電源は図示しない三相交流電源から供給され、その間に周波数制御可能なインバータ装置３５を備える。また図示しない制御装置との間の信号のやりとりにより任意のタイミングでのＯＮ／ＯＦＦが可能である。
【００３１】
なお、この装置には電磁コイル８以外にもその上下に電磁コイル３１及び３２が備えられ、それぞれインバータ装置３４及び３６が同様に備えられている。
【００３２】
磁性粒子５９（図２参照）は、磁性を有するため上記円筒形状または円柱形状の加工対象物１を保持する中空円筒形状保持手段２８の材質に磁性材を使用することで、外部から電磁コイル７により磁界を発生させた状態で、磁性粒子５９を電磁コイル磁界により公転しながら自転させながら衝突させることが可能であり、このとき加工対象物８の表面を粗面化することできる。
【００３３】
磁性粒子５９の大きさは上述のようにφ０．８〜１ｍｍ×０．５〜１ｍｍの範囲が挙げられるが、加工対象物１の外径及、収納槽２９の形状から最適な形状を選定する。また、その円柱形状の両端部の形状に関しても、Ｒ形状や面取り部形状の大きさは狙いとする粗面状態、加工時間（加工条件）及び耐久性などから最適な形状を適宜選定する。また収納槽２９内に導入する磁性粒子の量も、求められる粗面状態、加工時間等の加工条件及び、耐久性などから予め検討を行って選定する。
【００３４】
なお、粗面化処理中、磁性粒子５９は磁化されて、お互いに引き合って塊状となってしまい、それぞれが単独では自転しにくくなるため、そのような場合には脱磁させる必要がある。
【００３５】
ここで、上記のように電磁コイル移動用一軸直動アクチュエータ４によって電磁コイル７を収納槽２９の一方の端へと移動させることで、磁気コイル７が位置する端部（入り口側）の、収納槽２９の磁性材からなる仕切り板６１によって仕切られた空間から磁性粒子５９による粗面化が開始されるが、収納槽２９の一方の端の、磁性材仕切り板６１によって仕切られた収納槽２９の空間内に収納された磁性粒子５９は電磁コイル７内の磁場発生状態から、磁性粒子が解放されるため、その振動により脱磁が行われる。
【００３６】
収納槽２９は、図２にその断面をモデル的に示す構成である。
【００３７】
円筒状の収納槽２９内部には円筒状の収容槽２９の内部空間を間仕切りする仕切り板６１が備えられ、仕切り板６１は、円筒状の収容槽２９の軸に対して傾斜して配置されている。
【００３８】
仕切り板６１は、収納槽２９内にセットされた筒形状または円柱形状の加工対象物８とともに、円筒状の収容槽２９の内部空間の、磁性粒子の移動範囲を限定している。
【００３９】
この仕切り板はこの例では５つ設置され、これらにより収容槽２９の内部空間は６つに分割されているが、加工対象物８の外径及び全長、及び、磁性粒子の形状・寸法・量、収納槽２９の形状から予め検討して、最適な設置数を選定する。
【００４０】
各材仕切り板６１には、空気を通過可能なエア通過用メッシュ部６１ａを備える。また収納槽２９は、加工時の切り屑・削り屑を除去用エア流入手段６４より供給されるエアにより除去される、切り屑・削り屑、及び、エアを外部に排出可能なメッシュ部６１ａを備えている。切り屑・削り屑はメッシュ部５７より切り屑・削り屑除去用ダクト６６を通り、加工時の切り屑・削り屑回収用集塵３０（図１参照）へと回収される。
【００４１】
切り屑・削り屑封止板５６、６２及び切り屑・削り屑封止ホルダ５５、６３によりそれぞれ上下の軸受け方向外部への切り屑・削り屑の流出を防止する。また、仕切り板６１の両端部には磁性粒子流出防止板６８を備えて処理槽２９の粗面化処理室からの磁性粒子の外部への流出を防止する。また、磁性粒子は磁性粒子供給口７０から各々供給される。収納槽２９には、Ｆ側保持部ベース５に対して収納槽２９を保持するカラー部が備えられ、電磁コイル７により磁場が印加されている状態であっても収納槽２９自体が回転しないようになっている。
【００４２】
収納槽２９は、図１及び図２のＦ側（下側）には、Ｆ側保持部ブラケット２４及びブラケットカラーａ５３、ブラケットカラーｂ５４、磁性粒子５９を収容する収納槽２９のＦ側受け部２６により構成され、収納槽２９のＦ側受け部２６は上下高さ方向稼動可能なシリンダを備え、これによって保持されている。
【００４３】
また、Ｒ側（図１、図２では上側）では、収納槽２９のＲ側保持部ベース９、Ｒ側保持部移動用ガイド１０、Ｒ側保持部１１、Ｒ側保持部移動手段により構成され、Ｒ側保持部１１は左右方向調整可能機構を備え、これによって保持されている。
【００４４】
加工対象物８を保持する中空円筒形状保持手段２８は、磁性材からなる。
【００４５】
加工対象物８は、その両端の粗面化処理不要部が円筒状のマスク６０によってマスキングされるともに、中空円筒形状保持手段２８と中空円筒形状の両端支持用軸２７とによって、両端からマスク６０を介して支持され、その結果、加工対象物８は収納槽２９内で位置決めされて回転可能に保持される。
【００４６】
加工対象物８はこのように両端よりマスクされ位置決めされるが、加工対象物８をその軸方向のガタを０．０５〜０．５ｍｍの範囲に保ちながら上下方向に移動する一軸アクチュエータ１９により、円筒形状または円柱形状の加工対象物１を装置正面（図１正面）より上下方向移動用直動ガイド２０により収納槽２９内粗面化処理定位置（０位置）と引き上げ位置（０位置より上方へ最大８００ｍｍ）との間の任意位置へ移動速度３００ｍｍ／秒で移動、固定可能となっている。
【００４７】
同様に、加工対象物８を収納槽２９から上方向に取り出した状態で、装置から図１手前・奥方向に前後方向に移動させる一軸アクチュエータ保持ベース１３及び一軸アクチュエータ１４により加工対象物８を前後方向に移動速度０〜３００ｍｍ／秒、移動距離５００ｍｍの範囲において任意の位置に任意の速度で移動し、そこで保持することができる。
【００４８】
この表面粗面化装置１を連続稼動させる場合、発熱するため、連続稼動において冷却手段が必要となる場合があるが、この表面粗面化装置１では、電磁コイル冷却用ファン２１及びそれに接続されたフレキシブルダクト２２により、電磁コイル冷却用ファンにより冷却する冷却手段を備える。
【００４９】
このような装置１により円筒形状または円柱形状の加工対象物を収納槽２９所定位置に位置決めした状態で、電磁コイル７に通電する電流の切換えにより電磁コイル内の発生磁界を変化させることで加工対象物８は、渦電流により電磁コイル７の同期回転速度に近い速度で回転する。その回転数は加工対象物８の形状精度（内外径、重量）と加工対象物８を保持する中空円筒形状保持手段２８と円筒形状または円柱形状の加工対象物マスク６０の摩擦抵抗などにより決定される。
【００５０】
加工対象物８の回転数は、回転検知センサ３３と回転検知手段３８、制御機器３）、制御計測コンピューター３７により加工対象物８の回転数を常時計測し、周波数制御可能なインバータ装置を制御することにより、制御可能である。
【００５１】
また、電磁コイル７の片側又は両側（表面粗面化装置１では両側）に配置された電磁コイル（本例では電磁コイル３１及び３２）を電磁コイル７の電磁力発生方向と同一方向に電磁力を発生させることで、加工対象物８と磁性粒子とがより効率的に衝突させることができる。
【００５２】
ここで、図２に示したように円筒状の収容槽２９の内部空間を間仕切りする仕切り板６１が、円筒状の収容槽２９の軸に対して傾斜して配置されているために、磁性粒子５９を加工対象物８の表面に均一に衝突させることが可能となり、均一な粗面化処理が可能となる。
【００５３】
また、仕切り板と加工対象物との間に形成される隙間を、磁性粒子の直径より小さくすることにより、加工対象物表面と仕切り板との間への磁性粒子の入り込みが防止されるので、この部分で発生していた打痕、引っかき傷の発生が防止され、加工品質を安定させることができる。
【００５４】
なお、上記では複数の仕切り板が設けられている例について説明したが、仕切り板は円筒状の収容槽の内側面に、円筒状の収容槽と同軸の螺旋状に設けられていてもよく、その場合も本発明に属する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の表面粗面化装置を示すモデル斜視図である。
【図２】本発明の表面粗面化装置の収納槽付近を示すモデル断面図である。
【図３】本発明の表面粗面化装置の作用・効果を説明する示すモデル図である。
【図４】従来の表面粗面化装置の収納槽付近を示すモデル断面図である。
【図５】従来の表面粗面化装置を問題点の原因について説明するモデル図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    装置ベース
２    電磁コイル移動用直動ガイド
４    電磁コイル移動用一軸直動アクチュエータ
５    Ｆ側保持部ベース
６    電磁コイル保持ベース
７    電磁コイル
８    円筒形状または円柱形状の加工対象物
９    Ｒ側保持部ベース
１０    Ｒ側保持部移動用ガイド
１１    Ｒ側保持部
１３    一軸アクチュエータ保持ベース
１４    一軸アクチュエータ
２０    上下方向移動用直動ガイド
２１    電磁コイル冷却用ファン
２２    フレキシブルダクト
２６    Ｆ側受け部
２８    中空円筒形状保持手段
２９    収納槽
３１、３２  電磁コイル
３４〜３６  インバータ装置
５６、６２  切り屑・削り屑封止板
５７    メッシュ部
５９    磁性粒子
６０    マスク
６１    仕切り板
６１ａ  通過可能なエア通過用メッシュ部
６４    除去用エア流入手段
６８    磁性粒子流出防止板
【図１】
2008073781.tif 000003
【図２】
2008073781.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008073781.tif 000006
【図５】
2008073781.tif 000007