以下、本発明の一実施形態を、図1、図2、図3ないし図8に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる表面処理装置の構成を示す斜視図である。図2は、図1に示された表面処理装置の収容槽などの断面図である。
表面処理装置1は、図2に示された円筒状の加工対象物2の外表面に粗面化処理を施して、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像ローラ115の現像スリーブ132(図6に示す)を製造する装置である。加工対象物2の外径は、17mm〜18mm程度であるのが望ましい。加工対象物2の軸芯P(図2中に一
点鎖線で示す)方向の長さは、230mm〜320mm程度であるのが望ましい。現像スリーブ132の外表面の表面粗さは、該現像スリーブ132の軸芯方向の中央部から両端部に向かうにしたがって、徐々に大きく(粗く)なっている。
表面処理装置1は、図1に示すように、ベース3と、固定保持部4と、電磁コイル移動部5と、スライド手段としての移動保持部6と、移動チャック部7と、磁場発生部としての電磁コイル8と、収容槽9と、回収部10と、冷却部11と、リニアエンコーダ75と、制御手段および周波数解析手段および判定手段としての制御装置76(図2に示す)と、測定手段としてのレーザ測長センサ80(図2に示す)とを備えている。
ベース3は、平板状に形成されて、工場のフロアやテーブル上等に設置される。ベース3の上面は、水平方向と平行に保たれる。ベース3の平面形状は、矩形状に形成されている。
固定保持部4は、ベース3の長手方向(以下、矢印Xで示す)の一端部から立設した複数の支柱12と、保持ベース13と、立設ブラケット14と、円筒保持部材15と、保持チャック16と、を備えている。
保持ベース13は、平板状に形成され、支柱12の上端に取り付けられている。立設ブラケット14は、平板状に形成され、保持ベース13から立設している。円筒保持部材15は、円筒状に形成され、立設ブラケット14と保持ベース13とに取り付けられている。円筒保持部材15は、その軸芯が水平方向と矢印Xとの双方と平行な状態でかつ前記立設ブラケット14よりベース3の中央部寄りに配置されている。円筒保持部材15は、内側に収容槽9の後述する一端部9aに取り付けられた後述するフランジ部材51b,51c,51d(即ち一端部9a)を収容する。
保持チャック16は、前述した円筒保持部材15即ち保持ベース13の近傍に配され、前述したベース3に取り付けられている。保持チャック16は、円筒保持部材15内に一端部9aが収容された収容槽9をチャックして、該収容槽9の一端部9aを保持する。前述した構成の固定保持部4は、収容槽9の一端部9aを保持する。
電磁コイル移動部5は、一対のリニアガイド17と、電磁コイル保持ベース18と、電磁コイル移動用アクチュエータ19と、を備えている。リニアガイド17は、レール20と、スライダ21とを備えている。レール20は、ベース3上に設置されている。レール20は、直線状に形成されているとともに、その長手方向がベース3の長手方向即ち矢印Xと平行に配されている。スライダ21は、レール20に該レール20の長手方向即ち矢印Xに沿って移動自在に支持されている。一対のリニアガイド17は、レール20がベース3の幅方向(以下、矢印Yで示す)に沿って互いに間隔をあけて配されている。なお、矢印Xと矢印Yとは、勿論、互いに直交しているとともに、それぞれ水平方向と平行である。
電磁コイル保持ベース18は、平板状に形成され、前述したスライダ21上に取り付けられている。電磁コイル保持ベース18の上面は、水平方向と平行に配されている。電磁コイル保持ベース18は、電磁コイル8を表面上に設置する。電磁コイル移動用アクチュエータ19は、ベース3に取り付けられているとともに、前述した電磁コイル保持ベース18を矢印Xに沿って、スライド移動させる。前述した電磁コイル移動部5は、電磁コイル移動用アクチュエータ19により電磁コイル保持ベース18即ち電磁コイル8を矢印Yに沿ってスライド移動させる。また、電磁コイル移動部5による電磁コイル8の移動速度は、0mm/秒〜300mm/秒の間で変更可能である。さらに、電磁コイル移動部5の電磁コイル8の移動範囲は、600mm程度である。
移動保持部6は、一対のリニアガイド22と、保持ベース23と、第1アクチュエータ24と、第2アクチュエータ25と、移動ベース26と、軸受け回転部27と、保持チャック28と、を備えている。
リニアガイド22は、レール29と、スライダ30とを備えている。レール29は、ベース3上に設置されている。レール29は、直線状に形成されているとともに、その長手方向が矢印X即ちベース3の長手方向と平行に配されている。スライダ30は、レール29に該レール29の長手方向即ち矢印Xに沿って移動自在に支持されている。一対のリニアガイド22は、レール29が矢印Y即ちベース3の幅方向に沿って互いに間隔をあけて配されている。
保持ベース23は、平板状に形成され、前述したスライダ30上に取り付けられている。保持ベース23の上面は、水平方向と平行に配されている。第1アクチュエータ24は、ベース3に取り付けられているとともに、前述した保持ベース23を矢印Xに沿って、スライド移動させる。
第2アクチュエータ25は、保持ベース23に取り付けられているとともに、移動ベース26を矢印Yに沿って、スライド移動させる。移動ベース26は、平板状に形成され、その上面が水平方向と平行に配されている。
軸受け回転部27は、一対の軸受31と、芯軸としての中空保持部材32と、回転手段としての駆動用モータ33と、チャック用シリンダ34とを備えている。一対の軸受31は、矢印Xに沿って、互いに間隔をあけて配置されているとともに、移動ベース26上に設置されている。中空保持部材32は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、前述した軸受31により軸芯回りに回転自在に支持されている。中空保持部材32は、その軸芯が前述した矢印X即ち固定保持部4の円筒保持部材15の軸芯と平行に配置されている。中空保持部材32は、一端部32aが収容槽9内に位置するように移動ベース26上から固定保持部4に向かって突出した格好で、かつ、他端部32cが移動ベース26上に位置した状態に配されている。中空保持部材32は、図2に示すように、円筒状の加工対象物2内に通される。また、中空保持部材32の移動ベース26上に位置付けられた他端部32cには、プーリ35が固定されている。プーリ35は、中空保持部材32と同軸に配置されている。
駆動用モータ33は、移動ベース26に設置されているとともに、その出力軸にプーリ36が取り付けられている。駆動用モータ33の出力軸の軸芯は、矢印Xと平行である。前述したプーリ35,36には、無端状のタイミングベルト37が掛け渡されている。駆動用モータ33は、中空保持部材32を軸芯回りに回転させる。駆動用モータ33は、中空保持部材32を軸芯回りに回転させることで、加工対象物2を収容槽9の長手方向と平行な中空保持部材32の軸芯回りに回転させる。すなわち、駆動用モータ33が特許請求の範囲に記載した回転手段をなしている。
チャック用シリンダ34は、移動ベース26に設置されたシリンダ本体38と、該シリンダ本体38にスライド自在に設けられたチャック軸39とを備えている。チャック軸39は、円柱状に形成されその長手方向が矢印Xと平行に配されている。チャック軸39は、中空保持部材32内に収容されているとともに、該中空保持部材32と同軸に配置されている。チャック軸39には、一対のチャック爪40が複数取り付けられている。
一対のチャック爪40は、チャック軸39の外周面から該チャック軸39の外周方向に突出する格好で、該チャック軸39に取り付けられている。また、チャック爪40は、中空保持部材32の外周面から該中空保持部材32の外周に向かって突出可能となっている。チャック爪40は、チャック軸39及び中空保持部材32からの突出量が変更自在に設
けられている。複数対のチャック爪40は、前述したチャック軸39の長手方向即ち矢印Xに沿って、間隔をあけて配置されている。一対のチャック爪40は、チャック用シリンダ34のチャック軸39がシリンダ本体38に近づく方向に縮小すると、前述したチャック軸39及び中空保持部材32からの突出量が増加する。
前述したチャック用シリンダ34は、チャック軸39がシリンダ本体38に縮小することで、チャック爪40をよりチャック軸39の外周方向に突出させて、該チャック爪40を中空保持部材32の外周に取り付けられた加工対象物2の内周面に押圧させて、チャック軸39と中空保持部材32と加工対象物2とを固定する。すなわち、加工対象物2の害表面の粗面化処理が施される面は露出されたまま保持される。このとき、勿論、チャック軸39と中空保持部材32と加工対象物2と後述の円筒部材50即ち収容槽9は、同軸になる。
前述したチャック用シリンダ34とチャック爪40は、中空保持部材32と収容槽9と同軸となるように加工対象物2を保持する。即ち、チャック用シリンダ34とチャック爪40は、加工対象物2を収容槽9の中心に加工対象物2の外表面の粗面化処理が施される面を露出して保持する。前述したチャック用シリンダ34とチャック爪40と、中空保持部材32とは、特許請求の範囲に記載された保持手段をなしている。
保持チャック28は、前述した移動ベース26上に設置されている。保持チャック28は、収容槽9の他端部9bに取り付けられた後述のフランジ部材51aをチャックして、該収容槽9の他端部9bを保持する。保持チャック28は、収容槽9がその軸芯回りに回転することを規制する。
前述した構成の移動保持部6は、保持チャック28及び中空保持部材32などをアクチュエータ24,25により互いに直交する矢印X,Yに沿って移動させる。即ち、移動保持部6は、保持チャック28で保持した収容槽9を矢印X,Yに沿って移動させる。
移動チャック部7は、保持ベース41と、リニアガイド42と、保持チャック43とを備えている。保持ベース41は、リニアガイド22のレール29の固定保持部4寄りの端部に固定されている。保持ベース41は、平板状に形成され、その上面が水平方向と平行に配されている。
リニアガイド42は、レール44と、スライダ45とを備えている。レール44は、保持ベース41上に設置されている。レール44は、直線状に形成されているとともに、その長手方向が矢印Y即ちベース3の幅方向と平行に配されている。スライダ45は、レール44に該レール44の長手方向即ち矢印Yに沿って移動自在に支持されている。
保持チャック43は、スライダ45上に設置されている。保持チャック43は、前述した保持チャック16,28間に位置付けられている。保持チャック43は、収容槽9の他端部9b寄りの箇所をチャックして、該収容槽9を保持する。前述した移動チャック部7は、保持チャック43が収容槽9を保持することで、該収容槽9を位置決めする。また、移動チャック部7は、保持チャック43が収容槽9を保持することで、収容槽9が軸芯に沿って移動する際に、前述した保持チャック28と協働して収容槽9を保持して、該収容槽9が軸受け回転部27即ち表面処理装置1から脱落することを防止する。
電磁コイル8は、図2に示すように、円筒状に形成された外皮46と該外皮46内に配された複数のコイル部47とを備えて、全体として円環状に形成されている。電磁コイル8の内径は、収容槽9の外径より大きい。即ち、電磁コイル8の内周面と収容槽9の外周面との間には、空間が形成されている。また、電磁コイル8の軸芯方向の全長は、収容槽9の軸芯方向の全長より十分に短い。電磁コイル8の軸芯方向の全長は、収容槽9の軸芯
方向の全長の2/3以下であるのが望ましい。図示例では、電磁コイル8の内径は、90mmであるとともに、電磁コイル8の軸芯方向の長さは、85mmである。
外皮46は、その軸芯即ち電磁コイル8自身の軸芯が矢印Xと平行な状態で前述した電磁コイル保持ベース18に取り付けられている。電磁コイル8は、中空保持部材32、チャック軸39及び収容槽9と同軸に配置されている。複数のコイル部47は、外皮46即ち電磁コイル8の周方向に沿って互いに並設されている。コイル部47は、図2に示す三相交流電源48により印加される。複数のコイル部47には互いに位相のずれた電力が印加されて、これらの複数のコイル部47が互いに位相のずれた磁場を発生する。そして、電磁コイル8は、これらの磁場を合成して形成される該電磁コイル8の軸芯回りの回転方向の磁場(回転磁場)を内側に生じさせる。
前述した電磁コイル8は、三相交流電源48から印加されて、回転磁場を発生するとともに、電磁コイル移動部5によりその軸芯即ち収容槽9の長手方向に沿って移動される。そして、電磁コイル8は、前述した回転磁場により、後述の磁性砥粒65を加工対象物2の外周に位置付け、該磁性砥粒65を収容槽9及び加工対象物2の軸芯回りに回転(移動)させる。そして、電磁コイル8は、前述した回転磁場により磁性砥粒65を加工対象物2の外表面に衝突させる。
また、三相交流電源48と電磁コイル8との間には、インバータ49が設けられている。則ち、表面処理装置1は、インバータ49を備えている。インバータ49は、三相交流電源48が電磁コイル8に印加する電力の周波数、電流値、電圧値を変更自在である。インバータ49は、電磁コイル8に印加する電力の周波数、電流値、電圧値を変更することで、三相交流電源48が電磁コイル8に印加する電力を増減させて、該電磁コイル8が発生する回転磁場の強さを変更する。
収容槽9は、図2に示すように、外壁が一重構造(外壁が一枚の壁からなること)の円筒部材50と、複数のフランジ部材51と、一対の削り屑封止ホルダ52と、一対の削り屑封止板53と、一対の位置決め部材54と、複数の仕切手段としての仕切部材55とを備えている。
円筒部材50は、円筒状に形成されており、収容槽9の外殻を構成している。このため、収容槽9は、円筒部材50が一重構造に形成されていることで、外壁が一重構造に形成されているとともに、円筒状に形成されている。円筒部材50即ち収容槽9の外径は、40mm〜80mm程度であるのが望ましい。さらに、円筒部材50の肉厚は、0.5mm〜2.0mm程度であるのが望ましい。円筒部材50の軸芯方向の長さは、600mm〜800mm程度であるのが望ましい。円筒部材50は、非磁性体で構成されている。
円筒部材50には、複数の砥粒供給孔57が設けられている。砥粒供給孔57は、勿論、円筒部材50を貫通して、該円筒部材50の内外を連通している。砥粒供給孔57には、封止キャップ58が取り付けられている。砥粒供給孔57は、内側に磁性砥粒65を通して、該磁性砥粒65を円筒部材50即ち収容槽9に出し入れする。また、封止キャップ58は、砥粒供給孔57を塞いで、磁性砥粒65が円筒部材50即ち収容槽9の外部に流出することを規制する。
複数のフランジ部材51は、円環状又は円柱状に形成されている。複数のフランジ部材51のうち一つを除く大多数のフランジ部材51(図示例では、三つ)は、円筒部材50の一端部9aに取り付けられ、一つのフランジ部材51(以下、符号51aで示す)は、円筒部材50の他端部9bに取り付けられている。
円筒部材50の一端部9aに取り付けられた複数のフランジ部材51のうち一つのフランジ部材51(以下、符号51bで示す)は、円環状に形成され、かつ円筒部材50の外周に嵌合している。他の一つのフランジ部材51(以下、符号51cで示す)は、円環状に形成され、かつ前述したフランジ部材51bの外周に嵌合している。残りのフランジ部材51(以下、符号51dで示す)は、円環状のリング部59と、円柱状の円柱部60とを一体に備えている。リング部59は、円柱部60の外縁から立設した格好となっている。フランジ部材51dは、リング部59がフランジ部材51cの外周に嵌合している。
前述したフランジ部材51dには、軸受74により従動軸73が回転自在に支持されている。従動軸73は、円柱状に形成され、かつ収容槽9の円筒部材50と同軸に配されている。従動軸73は、端面に中空保持部材32が押し付けられる。従動軸73は、中空保持部材32とともに回転するとともに、該中空保持部材32の自由端としての一端部32aを支持する。
前述した一つのフランジ部材51aは、円環状に形成され、かつ円筒部材50の他端部9bの外周に嵌合している。フランジ部材51aは、内側に中空保持部材32を通している。なお、円筒部材50の一端部9aは、収容槽9の一端部をなしているとともに、円筒部材50の他端部9bは、収容槽9の他端部をなしている。
一対の削り屑封止ホルダ52は、それぞれ、円環状に形成されている。一方の削り屑封止ホルダ52は、円筒部材50の一端部9aの内周に嵌合し、他方の削り屑封止ホルダ52は、円筒部材50の他端部9bの内周に嵌合している。該他方の削り屑封止ホルダ52は、内側に中空保持部材32を通している。
一対の削り屑封止板53は、それぞれ、メッシュ状に形成されている。一方の削り屑封止板53は、円板状に形成され、かつ円筒部材50の一端部9aの内周に配されているとともに、前述した一方の削り屑封止ホルダ52に取り付けられている。さらに、一方の削り屑封止板53は、内側に従動軸73を通している。他方の削り屑封止板53は、円環状に形成され、かつ円筒部材50の他端部9bの内周に配されているとともに、前述した他方の削り屑封止ホルダ52に取り付けられている。他方の削り屑封止板53は、内側に中空保持部材32を通している。削り屑封止板53は、後述の磁性砥粒65が加工対象物2の外表面に衝突して、該加工対象物2から削りとられて形成される削り屑が円筒部材50即ち収容槽9外に漏れ出ることを規制する。
一対の位置決め部材54は、円筒状に形成されている。一方の位置決め部材54は、中空保持部材32の自由端である一端部32aの外周に嵌合している。他方の位置決め部材54は、円筒部材50内に位置しかつ他端部9b寄りの中空保持部材32の中央部32bの外周に嵌合している。一対の位置決め部材54は、互いの間に加工対象物2を挟んで、該加工対象物2を中空保持部材32に位置決めする。なお、一端部32aは、中空保持部材32の固定保持部4寄りでかつ移動保持部6から離れた側の端部をなしている。中央部32bは、収容槽9内でかつ中空保持部材32の固定保持部4から離れた側であるとともに移動保持部6寄りの端部をなしている。
仕切部材55は、円環状に形成された本体部61と、メッシュ部62とを備えている。本体部61即ち仕切部材55は、円筒部材50の内周に嵌合して、該円筒部材50に取り付けられているとともに、内側に中空保持部材32を通している。本体部61即ち複数の仕切部材55は、一対の削り屑封止板53間に配されている。また、本体部61即ち複数の仕切部材55は、円筒部材50の軸芯P即ち長手方向に沿って、互いに間隔をあけて、並設されている。図示例では、仕切部材55は、7つ設けられている。
本体部61には、貫通孔63が設けられている。メッシュ部62は、貫通孔63を塞ぐ格好で本体部61に取り付けられている。メッシュ部62は、メッシュ状に形成されており、気体と削り屑が通ることを許容するとともに、磁性砥粒65が通ることを規制する。
前述した複数の仕切部材55は、円筒部材50内即ち収容槽9内の空間を、該円筒部材50即ち収容槽9の軸芯即ち加工対象物2の軸芯Pに沿って、仕切っている。また、軸芯Pは、収容槽9の軸芯と中空保持部材32の軸芯との双方をなしているとともに、収容槽9の長手方向をなしている。即ち、軸芯Pと収容槽9の長手方向とは、互いに平行である。さらに、前述した本体部61とメッシュ部62との双方即ち仕切部材55は、非磁性体で構成されている。
前述した構成の収容槽9は、複数の仕切部材55間に磁性体で構成される砥粒(以下、磁性砥粒と呼ぶ)65を収容するとともに、中空保持部材32に取り付けられた加工対象物2を円筒部材50内に収容する。即ち、収容槽9は、加工対象物2と磁性砥粒65との双方を収容する。また、磁性砥粒65は、前述した回転磁場により加工対象物2の外周を回転(移動)するなどして、加工対象物2の外表面に衝突する。磁性砥粒65は、加工対象物2の外表面に衝突して、加工対象物2の外表面から該加工対象物2の一部を削り取り、該加工対象物2の外表面を粗面化する。なお、図示例では、磁性砥粒65は、円柱状に形成され、その大きさは、外径が0.5mm〜1.4mmでかつ全長が3.0mm〜14.0mm程度である。
回収部10は、図2に示すように、気体流入管66と、気体排出用孔67と、メッシュ部材68と、気体排出用ダクト69と、集塵機70(図1に示す)とを備えている。気体流入管66は、他方の削り屑封止ホルダ52より円筒部材50即ち収容槽9の端(移動保持部6)寄りに設けられ、円筒部材50即ち収容槽9の内部に開口している。気体流入管66は、図示しない加圧気体供給源から加圧された気体などが供給される。気体流入管66は、加圧された気体を円筒部材50即ち収容槽9内に導く。
気体排出用孔67は、円筒部材50を貫通して、収容槽9の内外を連通しているとともに、一方の削り屑封止ホルダ52より円筒部材50即ち収容槽9の端寄り(移動保持部6から離れた側)に設けられている。メッシュ部材68は、気体排出用孔67を塞いだ格好で、円筒部材50に取り付けられている。メッシュ部材68は、削り屑と気体とが通ることを許容し、磁性砥粒65が通ることを規制する。メッシュ部材68は、磁性砥粒65が円筒部材50即ち収容槽9の外部に流出することを規制する。
気体排出用ダクト69は、配管であるとともに、気体排出用孔67の近傍に取り付けられている。気体排出用ダクト69は、気体排出用孔67の外縁を囲んでいる。気体排出用孔67及び気体排出用ダクト69は、気体流入管66から円筒部材50即ち収容槽9内に供給された気体を、円筒部材50即ち収容槽9の外部に導く。
集塵機70は、気体排出用ダクト69に接続しているとともに、該気体排出用ダクト69内の気体を吸引する。集塵機70は、気体排出用ダクト69内の気体を吸引することで、円筒部材50即ち収容槽9内の気体を前述した削り屑とともに吸引する。集塵機70は、削り屑を回収する。前述した回収部10は、気体流入管66を通して円筒部材50即ち収容槽9内に気体を供給し、該気体と集塵機70により気体排出用孔67と気体排出用ダクト69を通して、削り屑を円筒部材50即ち収容槽9の外部に導く。そして、回収部10は、集塵機70に削り屑を回収する。
冷却部11は、図1に示すように、冷却用ファン71と、冷却用ダクト72とを備えている。冷却用ファン71は、加圧された気体を冷却用ダクト72に供給する。冷却用ダクト72は、配管である。冷却用ダクト72は、冷却用ファン71から供給された加圧された気体を電磁コイル8に導く。冷却用ダクト72は、冷却用ファン71から供給された加圧された気体を、電磁コイル8に吹き付ける。冷却部11は、加圧された気体を電磁コイル8に吹き付けて、該電磁コイル8を冷却する。
リニアエンコーダ75は、図2に示すように、本体部77と、該本体部77に移動自在に設けられた検出子78とを備えている。本体部77は、直線状に延在しており、ベース3に取り付けられている。本体部77は、レール20と平行に、該一対のレール20間に配置されている。本体部77の全長は、前述した収容槽9より長い。本体部77は、長手方向の両端部が前述した収容槽9より該収容槽9の長手方向に沿って外側に突出した位置に配置されている。
検出子78は、本体部77則ち収容槽9の長手方向に沿って移動自在に設けられている。検出子78は、電磁コイル保持ベース18に取り付けられている。則ち、検出子78は、電磁コイル保持ベース18を介して、電磁コイル8に取り付けられている。
前述したリニアエンコーダ75は、本体部77則ち収容槽9に対する検出子78の位置を検出して、該検出した結果を制御装置76に向かって出力する。このように、リニアエンコーダ75は、電磁コイル8の収容槽9則ち加工対象物2に対する相対的な位置を検出して、検出結果を制御装置76に向かって出力する。
制御装置76は、周知のRAM、ROM、CPUなどを備えたコンピュータである。制御装置76は、電磁コイル移動部5と、移動保持部6と、移動チャック部7と、電磁コイル8と、インバータ49と、回収部10と、冷却部11と、リニアエンコーダ75と、レーザ測長センサ80などと接続しており、これらを制御して、表面処理装置1全体の制御を司る。
制御装置76は、リニアエンコーダ75の検出した電磁コイル8の加工対象物2に対する相対的な位置に応じた電磁コイル8の回転磁場の強さを記憶している。則ち、制御装置76は、電磁コイル8の加工対象物2に対する相対的な位置に応じたインバータ49が電磁コイル8に印加する電力を記憶している。また、制御装置76は、前述した電力を加工対象物2則ち現像スリーブ132の品番毎に記憶している。
図示例では、制御装置76は、電磁コイル8が加工対象物2の長手方向(軸方向)の中央部から両端部に向かうにしたがって、インバータ49が電磁コイル8に印加する電力を徐々に大きくするパターンを予め記憶している。そして、制御装置76は、予め記憶した前述した電力のパターン通りにインバータ49に電磁コイル8の発生する回転磁場の強さを変更させる。このように、図示例では、制御装置76は、加工対象物2の両端部を加工する際の回転磁場が、加工対象物2の中央部を加工する際の回転磁場より強くなるように、インバータ49に電磁コイル8の発生する磁場の強さを変更させる。前述したように、制御装置76は、リニアエンコーダ75が検出した電磁コイル8の収容槽9則ち加工対象物2に対する相対的な位置に基づいて、インバータ49に電磁コイル8の発生する回転磁場の強さを変更させる。
また、制御装置76は、粗面化処理が終了した加工対象物2の外表面の凹凸の測定結果としての断面曲線を周波数解析としてのフーリエ解析を行う。さらに制御装置76には、フーリエ解析によって算出される断面曲線の凹凸を周波数(波長)ごとに分解して各周波数(波長)成分の大きさを表した周波数スペクトルのうち、加工対象物2の良否判定をするための所定の周波数成分とその大きさが予め設定されている。
さらに、制御装置76には、キーボードなどの各種の入力装置や、ディスプレイなどの各種の表示装置が接続している。
レーザ測長センサ80は、反射型のレーザ測長器であり、外表面の粗面化処理が終了した加工対象物2の外表面の凹凸を光学的手段により測定するものである。レーザ測長センサ80は、外表面の粗面化処理が終了した加工対象物2を収容槽9外へスライド移動させた所定の測定位置に位置付けられている。
次に、前述した構成の表面処理装置1を用いて加工対象物2の外表面を処理(粗面化)して、現像スリーブ132を製造する工程を、以下説明する。
まず、制御装置76に入力装置から加工対象物2則ち現像スリーブ132の品番などを入力する。そして、加工対象物2の長手方向(軸方向)の両端の外周に円筒状のキャップ64を嵌合させる。そして、前述した他方の位置決め部材54を中空保持部材32の外周に嵌合させる。そして、両端にキャップ64が取り付けられた加工対象物2内に中空保持部材32を通す。その後、前述した一方の位置決め部材54を中空保持部材32の外周に嵌合させる。そして、チャック用シリンダ34のチャック軸39を縮小させて、中空保持部材32に加工対象物2を固定する。このとき、中空保持部材32と加工対象物2などが同軸になる。こうして、加工対象物2を中空保持部材32に取り付ける。
そして、加工位置としての収容槽9内に加工対象物2及び中空保持部材32を収容するとともに、収容槽9の円筒部材50内に磁性砥粒65を供給する。こうして、収容槽9内に磁性砥粒65及び加工対象物2を収容する。さらに、収容槽9を保持チャック28,43でチャックする。こうして、移動保持部6に加工対象物2と収容槽9とを取り付ける。すると、収容槽9の円筒部材50と中空保持部材32と加工対象物2などが同軸になる。
前述した作業は、勿論、アクチュエータ24,25で移動ベース26の位置を調整しながら行われる。さらに、前述した作業は、勿論、保持ベース41の位置を調整しながら行われる。保持チャック16で収容槽9の一端部9aをチャックさせるなどして、固定保持部4に収容槽9の一端部9aを保持させる。
そして、回収部10の気体流入管66を通して収容槽9内に気体を供給するとともに、集塵機70で収容槽9内の気体を吸引するとともに、冷却部11に加圧された気体を電磁コイル8に吹き付けさせる。
そして、駆動用モータ33で中空保持部材32とともに加工対象物2を軸芯P回りに回転させる。その後、電磁コイル8に三相交流電源48からの電力を印加して、電磁コイル8に回転磁場を発生させる。すると、電磁コイル8の内側に位置する磁性砥粒65が自転しながら軸芯P回りに公転(回転即ち移動)して、該磁性砥粒65が加工対象物2の外表面に衝突して、該加工対象物2の外表面を粗面化する。
そして、電磁コイル移動部5が、適宜、電磁コイル8を軸芯Pに沿って移動する。すると、電磁コイル8の内側に侵入した磁性砥粒65が前述した回転磁場により移動(自転及び公転)するとともに、電磁コイル8の内側から抜け出た磁性砥粒65が停止する。また、仕切部材55が収容槽9内の空間を仕切っているので、磁性砥粒65が仕切部材55を越えて移動することが規制され、電磁コイル8の内側から抜け出た磁性砥粒65が前述した回転磁場内から抜け出ることとなる。さらに、電磁コイル移動部5が予め定められた所定の回数電磁コイル8を矢印Xに沿って往復移動させると、加工対象物2の外表面の粗面化が終了する。
さらに、電磁コイル8が加工対象物2の中央部から両端部に向かうにしたがって、電磁コイル8の発生する回転磁場が強くなる。 回転磁場が強くなるにしたがって、磁性砥粒
65の動きが激しくなる。すると、回転磁場が強くなるのにしたがって、磁性砥粒65がより勢い良く加工対象物に衝突して、該加工対象物2の外表面の表面粗さがより粗くなる。
前述した加工対象物2の外表面の粗面化処理が終了すると、電磁コイル8への電力の印加を停止するとともに、駆動用モータ33を停止する。さらに、回収部10と冷却部11とを停止する。そして、移動保持部6の保持チャック28の収容槽9の保持を解除するとともに、固定保持部4の保持チャック16と移動チャック部7の保持チャック43とが収容槽9を保持したまま、第1アクチュエータ24で移動ベース26を矢印Xに沿って収容槽9の他端部9bから離れる方向へスライド移動させる。すると、加工対象物2は中空保持部材32に保持されたまま収容槽9から取り出される。
そして、移動ベースを加工対象物2の収容槽9外の所定の測定位置までスライド移動させ停止させた後に、移動保持部6の駆動用モータ33を回転させ中空保持部材32とともに加工対象物2を軸芯P回りに回転させる。そして、レーザ測長センサ80を加工対象物2の外表面の凹凸が測定できる位置まで近づけ、加工対象物2の円周方向1周分の外表面の凹凸を測定する。
レーザ測長センサ80で測定された加工対象物2の外表面の凹凸は制御装置76へ送信される。加工対象物2の円周方向1周分の凹凸が送信されると、制御装置76ではその凹凸から表される断面曲線を周波数解析としてのフーリエ解析を実施する。フーリエ解析を実施して得られる周波数スペクトルの例を図8に示す。図8の横軸は外表面の断面曲線の波長すなわち外表面に形成された凹凸の波長を表している。図8の縦軸は、外表面の断面曲線の各波長の振幅の絶対値を示している。図8の実線はフーリエ解析を実施して得られた値を示し、図8の一点鎖線はフーリエ解析を実施して得られた値の平均値を示している。
そして、得られた周波数スペクトルのうち、所定の周波数(波長)成分の大きさが制御装置76に予め設定された上限および下限の範囲内にあるか否かを判断することにより加工対象物2の良否を判定する。
良品と判定された場合は良品として識別し、加工対象物2を取り外して、新たな加工対象物2を取り付けて加工を行う。不良と判定された場合は、測定した断面曲線から算出された周波数スペクトルの結果に応じてインバータ49から電磁コイル8に印加する電圧か電流または周波数を変化させる。例えば、所定の周波数(波長)成分が予め設定された下限値より下回っていた場合は、インバータ49から電磁コイル8に印加する電圧か電流または周波数を大きくし電磁コイル8が発生する回転磁場を強くして再度粗面化処理を施す。所定の周波数(波長)成分が予め設定された上限値より上回っていた場合は、インバータ49から電磁コイル8に印加する電圧か電流または周波数を小さくし電磁コイル8が発生する回転磁場を弱くして再度粗面化処理を施す。
本実施形態によれば、移動保持部6が、表面の粗面化処理の終了した加工対象物2を、中空保持部材32で保持したまま直ちに表面粗さを測定する測定位置まで移動させることができる。
これにより、表面の粗面化処理の終了した加工対象物2の表面粗さの測定を表面の粗面化処理の終了後直ちに行えるので、表面の粗面化処理から測定までの期間を短縮することができる。したがって、従来のように専用の測定器を用いるよりも現像スリーブ132の生産性を高めることができる。
駆動用モータ33で加工対象物2を中空保持部材32に保持したまま軸芯Pを中心に回転させてレーザ測長センサ80で外表面の凹凸を測定する。これにより測定結果は、加工対象物2の円周方向の測定結果を得ることができるので、高い信頼性の測定結果を得ることができる。
レーザ測長センサ80で加工対象物の外表面の凹凸を測定することにより高分解能で高精度な加工対象物2の断面曲線を得ることができる。
制御手段76は、レーザ測長センサ80で測定された加工対象物2の円周方向の断面曲線をフーリエ変換を実施して、得られた周波数スペクトルのうち予め設定した所定の周波数成分の大きさに基づいて加工対象物2の良否を判定する。これにより、表面粗さの大小で良否の判定を行うよりも高精度に判定でき、さらに、予め判定する周波数成分と大きさを設定しておくことで良否の判定を容易に行うことができる。
表面の粗面化処理後にレーザ測長センサ80で測定した断面曲線をフーリエ変換して得られた周波数スペクトルから不良品と判定された場合に、制御装置76がインバータ49に対して三相交流電源48が電磁コイル8に印加する電圧や電流や周波数を変更させることで電磁コイル8が発生する回転磁場の強さを変更して再度粗面化処理を施す。これによって粗面化処理後の状態に合わせて回転磁場の強さを微調整しながら再粗面化処理を施すことができる。
また、制御装置76が加工対象物2の測定結果に応じてインバータ49に対して三相交流電源48が電磁コイル8に印加する電圧や電流や周波数を変更させて繰り返し加工を行い、現像スリーブ132の品番ごとの最適な粗面化処理の時間や電力および周波数などの条件を求めてもよい。
さらに、リニアエンコーダ75に限定されることなく種々のセンサを用いて、電磁コイル8の位置を検出しても良い。
さらに、本発明では、制御装置76は、リニアエンコーダ75の検出した電磁コイル8の位置を時間で微分して該電磁コイル8の移動速度を求めて、加工対象物2の加工中に回転磁場の強さを変更することなく、電磁コイル8の移動速度を変更しても良い。
この場合、制御装置76は、リニアエンコーダ75の検出した電磁コイル8の加工対象物2に対する相対的な位置に応じた電磁コイル8の移動速度を記憶している。則ち、制御装置76は、電磁コイル8の加工対象物2に対する相対的な位置に応じた電磁コイル移動部5が電磁コイル8を移動する速度を記憶している。また、制御装置76は、前述した移動速度を加工対象物2則ち現像スリーブ132の品番毎に記憶している。
制御装置76は、電磁コイル8が加工対象物2の長手方向(軸方向)の中央部から両端部に向かうにしたがって、電磁コイル移動部5が電磁コイル8を移動する速度を徐々に遅くするパターンを予め記憶している。そして、制御装置76は、予め記憶した前述した移動速度のパターン通りに、電磁コイル移動部5に電磁コイル8の移動する速度を変更させる。このように、制御装置76は、加工対象物2の両端部を加工する際の電磁コイル8の移動速度が、加工対象物2の中央部を加工する際の電磁コイル8の移動速度より遅くなるように、電磁コイル移動部5に電磁コイル8の移動する速度を変更させる。前述したように、制御装置76は、リニアエンコーダ75が検出した電磁コイル8の収容槽9則ち加工対象物2に対する相対的な位置に基づいて、電磁コイル移動部5に電磁コイル8の移動する速度を変更させる。
このように、制御装置76が電磁コイル移動部5の電磁コイル8を移動する速度を変更する際には、前述したインバータ49を利用しなくても良い。
制御装置76が電磁コイル移動部5の電磁コイル8を移動する速度を変更する際には、電磁コイル8の移動する速度が早くなると磁性砥粒65が加工対象物2に衝突する回数が減り加工対象物2の外表面の表面粗さが小さくなる。一方、電磁コイル8の移動する速度が遅くなると磁性砥粒65が加工対象物2に衝突する回数が増えて加工対象物2の外表面の表面粗さが大きくなる。これにより、加工対象物2の長手方向(軸方向)の任意の位置の外表面の表面粗さを、任意に変更できる。
また、制御装置76が予め定められたパターンにしたがって電磁コイル8の移動する速度を変更するので、常に一定のパターンに加工対象物2の表面粗さを形成できる。
さらに、制御装置76が両端部を加工する際の移動速度を、中央部を加工する際の移動速度より遅くするので、汲み上げ量の少ない両端部の表面粗さを汲み上げ量の多い中央部の表面粗さより粗くすることができる。このため、現像スリーブ132の汲み上げ量の少ない両端部の表面粗さを粗くして、該両端部の汲み上げ量を増やすことができ、該現像スリーブ132を備えた画像形成装置101の形成する画像にムラが生じることを確実に防止できる。したがって、画像のムラが生じることを防止できるように現像スリーブ132の外表面に粗面化処理を確実に施すことができる。
さらに、本発明では、制御装置76が加工対象物2の両端部に向かうにしたがって、段階的に電磁コイル8の移動する速度を遅くして、加工対象物2の両端部を加工する際の電磁コイル8の移動速度を加工対象物2の中央部を加工する際の電磁コイル8の移動速度より遅くしても良い。
また、本発明では、加工対象物2の両端部を加工する際の電磁コイル8の移動速度を加工対象物2の中央部を加工する際の電磁コイル8の移動速度より遅くせずに、加工対象物2の任意の部分を加工する際の電磁コイル8の移動速度を加工対象物2の他の部分を加工する際の電磁コイル8の移動速度より早くしても良い。
前述した現像スリーブ132は、図3に示す画像形成装置101を構成する。画像形成装置101は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像則ちカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙107(図3に示す)に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Y,M,C,Kを付けて示す。
画像形成装置101は、図3に示すように、装置本体102と、給紙ユニット103と、レジストローラ対110と、転写ユニット104と、定着ユニット105と、複数のレーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kと、複数のプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kとを少なくとも備えている。
装置本体102は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体102は、給紙ユニット103と、レジストローラ対110と、転写ユニット104と、定着ユニット105と、複数のレーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kと、複数のプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kを収容している。
給紙ユニット103は、装置本体102の下部に複数設けられている。給紙ユニット103は、前述した記録紙107を重ねて収容するとともに装置本体102に出し入れ自在な給紙カセット123と、給紙ローラ124とを備えている。給紙ローラ124は、給紙カセット123内の一番上の記録紙107に押し当てられている。給紙ローラ124は、前述した一番上の記録紙107を、転写ユニット104の後述する搬送ベルト129と、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kの後述する現像装置113の感光体ドラム108との間に送り出す。
レジストローラ対110は、給紙ユニット103から転写ユニット104に搬送される記録紙107の搬送経路に設けられており、一対のローラ110a,110bを備えている。レジストローラ対110は、一対のローラ110a,110b間に記録紙107を挟み込み、該挟み込んだ記録紙107をトナー像を重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット104とプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kとの間に送り出す。
転写ユニット104は、給紙ユニット103の上方に設けられている。転写ユニット104は、駆動ローラ127と、従動ローラ128と、搬送ベルト129と、転写ローラ130Y,130M,130C,130Kとを備えている。駆動ローラ127は、記録紙107の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ128は、装置本体102に回転自在に支持されており、記録紙107の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト129は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ127と従動ローラ128との双方に掛け渡されている。搬送ベルト129は、駆動ローラ127が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ127と従動ローラ128との回りを図中半時計回りに循環(無端走行)する。
転写ローラ130Y,130M,130C,130Kは、それぞれ、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kの感光体ドラム108との間に搬送ベルト129と該搬送ベルト129上の記録紙107とを挟む。転写ユニット104は、転写ローラ130Y,130M,130C,130Kが、給紙ユニット103から送り出された記録紙107を各プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kの感光体ドラム108の外表面に押し付けて、感光体ドラム108上のトナー像を記録紙107に転写する。転写ユニット104は、トナー像を転写した記録紙107を定着ユニット105に向けて送り出す。
定着ユニット105は、転写ユニット104の記録紙107の搬送方向の下流に設けられ、互いの間に記録紙107を挟む一対のローラ105a,105bを備えている。定着ユニット105は、一対のローラ105a,105b間に転写ユニット104から送り出されてきた記録紙107を押圧加熱することで、感光体ドラム108から記録紙107上に転写されたトナー像を、該記録紙107に定着させる。
レーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kは、それぞれ、装置本体102の上部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kは、それぞれ、一つのプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kに対応している。レーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kは、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kの後述の帯電ローラ109により一様に帯電された感光体ドラム108の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kは、それぞれ、転写ユニット104と、レーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kとの間に設けられている。プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kは、装置本体102に着脱自在である。プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kは、記録紙107の搬送方向に沿って、互いに並設されている。
プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kは、図4に示すように、カートリッジケース111と、帯電装置としての帯電ローラ109と、感光体(像担持体ともいう)としての感光体ドラム108と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード112と、現像装置113と、を備えている。このため、画像形成装置101は、帯電ローラ109と、感光体ドラム108と、クリーニングブレード112と、現像装置113と、を少なくとも備えている。
カートリッジケース111は、装置本体102に着脱自在で、かつ帯電ローラ109と、感光体ドラム108と、クリーニングブレード112と、現像装置113と、を収容している。帯電ローラ109は、感光体ドラム108の外表面を一様に帯電する。感光体ドラム108は、現像装置113の後述する現像ローラ115と間隔をあけて配されている。感光体ドラム108は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。感光体ドラム108は、対応するレーザ書き込みユニット122Y,122M,122C,122Kにより、外表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム108は、外表面上に形成されかつ担持する静電潜像にトナーが吸着して現像し、こうして得られたトナー像を搬送ベルト129との間に位置付けられた記録紙107に転写する。クリーニングブレード112は、記録紙107にトナー像を転写した後に、感光体ドラム108の外表面に残留した転写残トナーを除去する。
現像装置113は、図4に示すように、現像剤供給部114と、ケース125と、現像剤担持体としての現像ローラ115と、規制部材としての規制ブレード116とを少なくとも備えている。
現像剤供給部114は、収容槽117と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュー118と、を備えている。収容槽117は、感光体ドラム108と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽117内には、該収容槽117の長手方向に沿って延びた仕切壁119が設けられている。仕切壁119は、収容槽117内を第1空間120と、第2空間121とに区画している。また、第1空間120と第2空間121とは、両端部が互いに連通している。
収容槽117は、第1空間120と第2空間121との双方に現像剤126を収容する。現像剤126は、トナーと、磁性キャリア(磁性粉ともいい、図7に断面を示す)135とを含んでいる。トナーは、第1空間120と、第2空間121とのうち現像ローラ115から離れた側の第1空間120の一端部に、適宜供給される。トナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。なお、トナーは、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られても良い。トナーの平均粒径は、3μm以上でかつ7μm以下である。また、トナーは、粉砕加工などにより形成されても良い。
磁性キャリア135は、第1空間120と第2空間121との双方に収容されている。磁性キャリア135の平均粒径は、20μm以上でかつ50μm以下である。磁性キャリア135は、図7に示すように、芯材136と、該芯材136の外表面を被覆した樹脂コート膜137と、樹脂コート膜137に分散されたアルミナ粒子138と、を備えている。
芯材136は、磁性材料としてのフェライトで構成されているとともに、球形に形成されている。樹脂コート膜137は、芯材136の外表面全体を被覆している。樹脂コート膜137は、アクリルなどの熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有している。この樹脂コート膜137は、弾力性と強い接着力を有している。アルミナ粒子138は、外径が樹脂コート膜137の厚みより大きな球形に形成されている。アルミナ粒子138は、樹脂コート膜137の強い接着力で保持されている。アルミナ粒子138は、樹脂コート膜137より磁性キャリア135の外周側に突出している。
攪拌スクリュー118は、第1空間120と第2空間121それぞれに収容されている。攪拌スクリュー118の長手方向は、収容槽117、現像ローラ115及び感光体ドラム108の長手方向と平行である。攪拌スクリュー118は、軸芯周りに回転自在に設けられており、軸芯周りに回転することで、トナーと磁性キャリア135とを攪拌するとともに、該軸芯に沿って現像剤126を搬送する。
図示例では、第1空間120内の攪拌スクリュー118は、現像剤126を前述した一端部から他端部に向けて搬送する。第2空間121内の攪拌スクリュー118は、現像剤126を他端部から一端部に向けて搬送する。
前述した構成によれば、現像剤供給部114は、第1空間120の一端部に供給されたトナーを、磁性キャリア135と攪拌しながら、他端部に搬送し、この他端部から第2空間121の他端部に搬送する。そして、現像剤供給部114は、第2空間121内でトナーと磁性キャリア135とを攪拌し、軸芯方向に搬送しながら、現像ローラ115の外表面に供給する。
ケース125は、箱状に形成され、前述した現像剤供給部114の収容槽117に取り付けられて、該収容槽117とともに、現像ローラ115などを覆う。また、ケース125の感光体ドラム108と相対する部分には、開口部125aが設けられている。
現像ローラ115は、円柱状に形成され、第2空間121と、感光体ドラム108との間でかつ前述した開口部125aの近傍に設けられている。現像ローラ115は、感光体ドラム108と収容槽117との双方と平行である。現像ローラ115は、感光体ドラム108と間隔をあけて配されている。現像ローラ115と感光体ドラム108との間の空間は、現像剤126のトナーを感光体ドラム108に吸着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域131をなしている。現像領域131では、現像ローラ115と感光体ドラム108とが相対する。
現像ローラ115は、図4及び図5に示すように、芯金134と、円筒状のマグネットローラ(磁石体ともいう)133と、前述した円筒状の現像スリーブ132とを備えている。芯金134は、長手方向が感光体ドラム108の長手方向と平行に配され、前述したケース125に回転することなく固定されている。
マグネットローラ133は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、図示しない複数の固定磁極が取り付けられている。マグネットローラ133は、芯金134の外周に軸芯回りに回転することなく固定されている。
固定磁極は、長尺で棒状の磁石であり、マグネットローラ133に取り付けられている。固定磁極は、マグネットローラ133則ち現像ローラ115の長手方向に沿って延びており、該マグネットローラ133の全長に亘って設けられている。前述した構成のマグネットローラ133は、現像スリーブ132内に収容されている(内包されている)。
一つの固定磁極は、前述した攪拌スクリュー118と相対している。該一つの固定磁極は、汲み上げ磁極をなしており、現像スリーブ132即ち現像ローラ115の外表面上に磁気力を生じて、収容槽117の第2空間121内の現像剤126を現像スリーブ132の外表面に吸着する。
他の一つの固定磁極は、前述した感光体ドラム108と相対している。この固定磁極は、現像磁極をなしており、現像スリーブ132即ち現像ローラ115の外表面上に磁気力を生じて、現像スリーブ132と感光体ドラム108との間に磁界を形成する。この固定磁極は、該磁界によって磁気ブラシを形成することで、現像スリーブ132の外表面に吸着された現像剤126のトナーを感光体ドラム108に受け渡すようになっている。
前述した汲み上げ磁極と現像磁極との間には、少なくとも一つの固定磁極が設けられている。この少なくとも一つの固定磁極は、現像スリーブ132即ち現像ローラ115の外表面上に磁気力を生じて、現像前の現像剤126を感光体ドラム108に向けて搬送するとともに、現像済みの現像剤126を感光体ドラム108から収容槽117内まで搬送する。
前述した固定磁極は、現像スリーブ132の外表面に現像剤126を吸着すると、現像剤126の磁性キャリア135が該固定磁極が生じる磁力線に沿って複数重ねさせて、該現像スリーブ132の外表面上に立設(穂立ち)させる。このように、磁性キャリア135が磁力線に沿って複数重なって現像スリーブ132の外表面上に立設する状態を、磁性キャリア135が現像スリーブ132の外表面上に穂立ちするという。すると、この穂立ちした磁性キャリア135に前述したトナーが吸着する。則ち、現像スリーブ132は、マグネットローラ133の磁力により外表面に現像剤126を吸着する。
現像スリーブ132は、図6に示すように、円筒状に形成されている。現像スリーブ132は、マグネットローラ133を内包し(収容し)て、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ132は、その内周面が固定磁極に順に相対するように回転される。現像スリーブ132は、アルミニウム合金、ステンレス鋼(SUS)などの非磁性材料で構成されており、外周面が表面粗さとしての十点平均粗さ(Rz)が8μm以上でかつ15μm以下となるように粗面化処理が施されている。
アルミニウム合金は、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウム合金を用いる場合には、A6063、A5056及びA3003を用いるのが好ましい。SUSを用いる場合には、SUS303、SUS304及びSUS316を用いるのが好ましい。
規制ブレード116は、現像装置113の感光体ドラム108寄りの端部に設けられて
いる。規制ブレード116は、現像スリーブ132の外表面と間隔をあけた状態で、前述したケース125に取り付けられている。規制ブレード116は、所望の厚さを越える現像スリーブ132の外表面上の現像剤126を収容槽117内にそぎ落として、現像領域131に搬送される現像スリーブ132の外表面上の現像剤126を所望の厚さにする。
前述した構成の現像装置113は、現像剤供給部114でトナーと磁性キャリア135とを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤126を固定磁極により現像スリーブ132の外表面に吸着する。そして、現像装置113は、現像スリーブ132が回転して、複数の固定磁極により吸着した現像剤126を現像領域131に向かって搬送する。現像装置113は、規制ブレード116で所望の厚さになった現像剤126を感光体ドラム108に吸着させる。こうして、現像装置113は、現像剤126を現像ローラ115に担持し、現像領域131に搬送して、感光体ドラム108上の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。
そして、現像装置113は、現像済みの現像剤126を、収容槽117に向かって離脱させる。さらに、そして、収容槽117内に収容された現像済みの現像剤126は、再度、第2空間121内で他の現像剤126と十分に攪拌されて、感光体ドラム108の静電潜像の現像に用いられる。
前述した構成の画像形成装置101は、以下に示すように、記録紙107に画像を形成する。まず、画像形成装置101は、感光体ドラム108を回転して、この感光体ドラム108の外表面を一様に帯電ローラ109により帯電する。感光体ドラム108の外表面にレーザ光を照射して、該感光体ドラム108の外表面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域131に位置付けられると、現像装置113の現像スリーブ132の外表面に吸着した現像剤126が感光体ドラム108の外表面に吸着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム108の外表面に形成する。
そして、画像形成装置101は、給紙ユニット103の給紙ローラ124などにより搬送されてきた記録紙107が、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kの感光体ドラム108と転写ユニット104の搬送ベルト129との間に位置して、感光体ドラム108の外表面上に形成されたトナー像を記録紙107に転写する。画像形成装置101は、定着ユニット105で、記録紙107にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置101は、記録紙107にカラー画像を形成する。
前述した画像形成装置101によれば、磁性キャリア135の平均粒径が20μm以上でかつ50μm以下の現像剤126を用いているので、粒状度に優れ、ムラの少ない優れた画像を得ることができる。磁性キャリア135の平均粒径が20μm未満であると、磁性キャリア135一つ一つの磁化の大きさが小さくなるために、磁性キャリア135の現像ローラ115からの磁気的拘束力が弱くなり、該磁性キャリア135が感光体ドラム108に吸着しやすくため、望ましくない。磁性キャリア135の平均粒径が50μmを越えると、磁性キャリア135と感光体ドラム108上の静電潜像との間の電界が疎になるため、均一な画像を得ることができない(画質が劣化する)ため、望ましくない。
さらに、現像スリーブ132と感光体ドラム108との間隔が、0.1mm以上でかつ0.4mm以下であるので、現像スリーブ132に穂立ちした現像剤126からトナーを確実に感光体ドラム108に供給でき、高品質な画像を得ることができる。現像スリーブ132と感光体ドラム108との間隔が、0.1mm未満であると、現像スリーブ132と感光体ドラム108との間の電界が強くなりすぎて、感光体ドラム108上に磁性キャリア135が移動してしまい、望ましくない。現像スリーブ132と感光体ドラム108との間隔が、0.4mmを越えると、現像スリーブ132と感光体ドラム108との間の
電界が弱くなりすぎて、感光体ドラム108に供給できるトナーの量が現像して、現像効率が低下するとともに、画像のエッジにおいて電界のエッジ効果が大きくなり均一な画像を得ることができないため、望ましくない。
また、芯材136の表面を熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させた樹脂コート膜137で被覆した磁性キャリア135を有した現像剤126を用いている。このように、芯材136を弾力性を有した樹脂コート膜137で被覆した磁性キャリア135を用いているため、樹脂コート膜137が弾力性を有するので衝撃を吸収して、磁性キャリア135が削られることを防止する。このため、従来の磁性キャリアより長寿命化を図ることができる。
さらに、前述した樹脂コート膜137に、該樹脂コート膜137の厚みより大きなアルミナ粒子138分散している。このように、樹脂コート膜137の外表面より突出したアルミナ粒子138を設けた磁性キャリア135を有した現像剤126を用いている。このため、該アルミナ粒子138が、樹脂コート膜137への衝突を阻止し、しかもスペント物のクリーニングを行うことができる。
したがって、樹脂コート膜137の削れスペント化を阻止できるので、従来の磁性キャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。したがって、長期間に亘って、トナーの汲み上げ量の安定化則ち高画質化を得ることができる。
トナーが乳化重合法又は懸濁重合法によるものに選定されたことにより、トナーの球形度が良好であるので、画像上に残留する濃度ムラが視認的に改善されるという効果が奏される。
現像スリーブ132の外周面の表面粗さとしての十点平均粗さが8μm以上であるので、該現像スリーブ132の外周面に現像剤126を確実に汲み上げることができる。現像スリーブ132の外周面の表面粗さとしての十点平均粗さが8μm未満であると、該現像スリーブ132の外周面に現像剤126を吸着しておくことが困難となり、現像スリーブ132の回転中に該現像スリーブ132の外周面がら現像剤126が脱落してしまうためである。
また、現像スリーブ132の外周面の表面粗さとしての十点平均粗さが15μm以下であるので、該現像スリーブ132の外周面の凹みに現像剤126の磁性キャリア135が詰まってしまうことを防止できる。現像スリーブ132の外周面の表面粗さとしての十点平均粗さが15μmを越えると、該現像スリーブ132の外周面の凹み内に磁性キャリア135などが詰まってしまい、該磁性キャリア135などが詰まった該現像スリーブ132の外周面の凹みが現像剤126を搬送できなくなって、該磁性キャリア135などが詰まった該現像スリーブ132の外周面の凹みが対応する部分が画像上で印刷されなくなる。すなわち、画像に印刷されない部分が生じる。また、表面粗さとしての十点平均粗さが15μmを越えると、経年変化によって現像スリーブ132の外周面の凹みの外縁部などが磨耗してしまい、現像剤126の搬送力が低下するためである。
また、前述した現像装置113を有しているため、長期間に亘って高品質な画像が得られるプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106K及び画像形成装置101を提供することができる。
つぎに、本発明者は、本発明の表面処理装置を用い、表面粗さとしての十点表面粗さが異なる現像スリーブを複数製造し比較を行った。
(本発明品1)
比較例1では、現像スリーブの表面粗さとしての十点表面粗さを12μmに設定して製造した(外表面の断面曲線をフーリエ解析して得た周波数スペクトルを図8に示す)。
(本発明品2)
比較例2では、現像スリーブの表面粗さとしての十点表面粗さを10μmに設定して製造した(外表面の断面曲線をフーリエ解析して得た周波数スペクトルを図9に示す)。
(比較例)
比較例3では、現像スリーブの表面粗さとしての十点表面粗さを6.5μmに設定して製造した(外表面の断面曲線をフーリエ解析して得た周波数スペクトルを図10に示す)。
ここで、例えば良否を判定する波長(周波数波長成分)を0.3mmとしたときに、本発明品1では図8における一点鎖線のフーリエ解析を実施して得られた平均値の波長0.3mmにおけるスペクトル強度は約8となることが明らかとなり、本発明品2では図9における一点鎖線のフーリエ解析を実施して得られた平均値の波長0.3mmにおけるスペクトル強度は約7となることが明らかとなり、比較例では図10における一点鎖線のフーリエ解析を実施して得られた平均値の波長0.3mmにおけるスペクトル強度は約3であることが明らかとなった。この場合に、良品と判定するスペクトル強度の範囲を5から15に設定すると、本発明品1および本発明品2は良品と判定され、比較例は不良品と判定される。不良品と判定された比較例は、スペクトル強度が小さい、すなわち微細な凹凸が少ないため、粗面化処理を行う際の回転磁場を強くするように電磁コイルに印加する電圧や電流および周波数を大きくするように制御装置から制御して再度粗面化処理を行い微細な凹凸が増加するようにする。
前述した画像形成装置101では、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kはカートリッジケース111と帯電ローラ109と感光体ドラム108とクリーニングブレード112と現像装置113とを備えている。しかしながら、本発明ではプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kは少なくとも現像装置113を備えていれば良く、カートリッジケース111と帯電ローラ109と感光体ドラム108とクリーニングブレード112を必ずしも備えていなくても良い。また、前述した実施形態では画像形成装置101は装置本体102に着脱自在なプロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kを備えている。しかしながら本発明では画像形成装置101は現像装置113を備えていれば良く、プロセスカートリッジ106Y,106M,106C,106Kを必ずしも備えていなくても良い。
前述した実施形態では、加工対象物2の外径と、磁性砥粒65の大きさと、収容槽9の円筒部材50の外径を適宜変更しても良いことは勿論である。また、加工対象物2の両端の形状に関しても、面取りの曲率半径や面取りの形状の大きさなども目標とする粗面の粗さ、加工時間(加工条件)、電磁コイル8の往復回数及び磁性砥粒65の耐久性などから適切な形状を選定するのが望ましい。また、収容槽9内に収容する磁性砥粒65の総量も、目標とする粗面の粗さ、加工時間(加工条件)、電磁コイル8の往復回数及び磁性砥粒65の耐久性などから適切な量に定められるのが望ましい。
また、前述した実施形態では、仕切部材55を設けている。しかしながら、本発明では、磁性砥粒65の質量と電磁コイル8の発生する回転磁場の強さなどにより、該回転磁場に磁性砥粒65が吸引されることなく、電磁コイル8の移動により磁性砥粒65が回転磁場から抜け出るのであれば、仕切部材55を設けなくても良い。また、本発明では、例えば板状などの円筒状以外の種々の形状の加工対象物2の外表面の粗面化を図っても良い。
さらに、前述した実施形態では、電磁コイル8が発生する回転磁場の強さを変更したり、該電磁コイル8の移動速度を変更したり、中空保持部材32の外径を変更することで、現像スリーブ132の外表面の表面粗さを適宜変更している。しかしながら、本発明は、現像スリーブ132の外表面の表面粗さを、該現像スリーブ132の長手方向に一様にするために、電磁コイル8が発生する回転磁場の強さを変更したり、該電磁コイル8の移動速度を変更したり、中空保持部材32の外径を変更しても良い。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。即ち、保持手段とスライド手段と回転手段と測定手段は、実施形態に記載された構成及び配置に限定されることなく、種々の構成及び配置にしても良い。