(57)【要約】【課題】塑性加工によって製造された、底部を有する薄肉の有底素管の切断に際し、切断段差の発生しない切断方法を提供する。【解決手段】中子1に切断後に必要な素管長さとなる間隔に配置された位置に切断刃2と、切断刃2の回転軸に対して傾斜角度αの方向に刃ローラ3の回転軸を傾斜して設置した刃ローラ3とによって挟持し、中子及び該刃ローラ3を互いに逆方向に回転させることによって有底素管を切断する。【選択図】図２
2014136305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の有底素管の胴部分を切り出す工程を有するシームレス金属ベルトの製造方法であって、
該工程は、
（１）一端に底部を有し、他端は開放している金属製の有底素管を用意する工程と、
（２）該有底素管に対して内挿可能であって、長手方向の２か所に、全周にわたって切断刃を有する中子を用意する工程と、
（３）該中子を該有底素管に、該中子の頂部と該有底素管の底部の内面とが接触するように挿入する工程と、
（４）該中子の切断刃に対峙する位置に配置された刃ローラと該中子の切断刃とで該有底素管を挟持し、該中子及び該刃ローラを互いに逆方向に回転させることによって該有底素管を切断する工程と、
を含み、
該刃ローラの回転軸と該中子の回転軸とは互いにねじれの位置にあり、
かつ、該刃ローラと該中子の切断刃との切断位置における、該刃ローラの回転方向の接線ベクトルが該有底素管の開放端に向かうベクトル成分を含むように、該刃ローラの回転軸を該中子の回転軸に対し傾斜させており、さらに、
該工程（４）において、該有底素管の切断を、該有底素管の開放端側と底部側とを同時に行うか、又は、開放端側を底部側に先だって行うことを特徴とするシームレス金属ベルトの製造方法。
【請求項２】
前記中子の回転軸が鉛直方向又は水平方向と平行となるように、該中子を配置する請求項１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シームレス金属ベルトの製造方法に関する。詳細には電子写真式プリンター、複写機等の画像成形装置用の加熱定着装置に用いられる定着ベルトの基体として用いられるシームレス金属ベルトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像の熱定着装置に用いられるエンドレス形状の定着ベルトの基体として、シームレス金属ベルトが用いられることがある。
【０００３】
定着ベルトは、電子写真装置内において、例えば一対のローラ間に張架された状態で回転させられるが、このとき、定着ベルトの幅方向に寄り力が生じ、定着ベルトの端部が寄り規制部材に接触することにより、定着ベルトの端部に亀裂が生じ、ひいては定着ベルトの破断にまで至ることがある。定着ベルトの端部が寄り規制部材に接触したときに発生する亀裂は、定着ベルトの幅方向の端面の段差等を起点として生じることが多い。
このような理由から、特許文献１に記載されているように、ニッケル製シームレスベルトの切断面に生じた段差を研削加工で取り除くことが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０８６０８３号公報
【特許文献２】特開平１０−０７６４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているような、シームレス金属ベルトの端面に生じた切断段差を除去するための研削加工は、定着ベルトの製造工数を増大させることとなり、定着ベルトの製造コストを上昇させることになる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記したような研削加工による除去を要するような切断段差を生じさせることが殆んどないシームレス金属ベルトの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、金属製の有底素管の胴部分を切り出す工程を有するシームレス金属ベルトの製造方法であって、
該工程は、
（１）一端に底部を有し、他端は開放している金属製の有底素管を用意する工程と、
（２）該有底素管に対して内挿可能であって、長手方向の２か所に、全周にわたって切断刃を有する中子を用意する工程と、
（３）該中子を該有底素管に、該中子の頂部と該有底素管の底部の内面とが接触するように挿入する工程と、
（４）該中子の切断刃に対峙する位置に配置された刃ローラと該中子の切断刃とで該有底素管を挟持し、該中子及び該刃ローラを互いに逆方向に回転させることによって該有底素管を切断する工程と、
を含み、
該刃ローラの回転軸と該中子の回転軸とは互いにねじれの位置にあり、
かつ、該刃ローラと該中子の切断刃との切断位置における、該刃ローラの回転方向の接線ベクトルが該有底素管の開放端に向かうベクトル成分を含むように、該刃ローラの回転軸を該中子の回転軸に対し傾斜させており、さらに、
該工程（４）において、該有底素管の切断を、該有底素管の開放端側と底部側とを同時に行うか、又は、開放端側を底部側に先だって行うシームレス金属ベルトの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、切断工程を経て得られたシームレス金属ベルトの端面への切断段差が殆んど生じないため、従来行われていた切断段差除去のための研削工程が不要とすることができ、破損しにくい高品位な定着ベルトを、より低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に用いる、ブランクカップ（図１(a)）、金属製の有底素管（図１(b)）及び両端を切断したシームレス金属ベルト（図１(c)）の形状を表す側面図である。
【図２】本発明に用いる切断装置の概要を表す図である。図２(b)は、図２(a)の矢印の方向から見た切断装置の概要を表す図である。
【図３】本発明に用いる切断装置の切断位置の拡大断面図であって、切断装置の中子の中心方向の断面を表す概略図である。
【図４】本発明に用いる切断装置の切断位置の拡大断面図であって、切断装置の中子軸方向の断面を表す概略図である。
【図５】水平方向に置いた、本発明に用いる切断装置の概要を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者は、まず、シームレス金属ベルトの製造方法として、塑性加工によって薄肉加工を行い、シームレス金属ベルトを製造する方法について検討した。具体的には、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の工程を経てシームレス金属ベルトを得る方法を検討した。
（ｉ）金属の板材から深絞り加工によって、有底のカップ（以下、「ブランクカップ」と称することがある）を成形する工程。
（ｉｉ）当該ブランクカップに対してしごき加工またはスピニング加工を施すことにより薄肉化し、底部を有する金属製の素管（以下、「有底素管」と称することがある）を得る工程。
（ｉｉｉ）当該有底素管の胴部分を切り出すことによってシームレス金属ベルトを得る工程。
そして、上記（ｉｉｉ）の工程における、有底素管の胴部分の切り出しの際に、切断段差を生じさせない方法について検討を重ねた。
有底素管の胴部分を切り出す方法としては、有底素管の内部に中子を挿入し、有底素管の外側から円盤状の切断刃を該有底素管を介して中子に押し当てて回転させることにより切断する方法がある（特許文献２）。
【００１１】
かかる切断方法においては、中子には、有底素管との脱着が容易に行えるように有底素管の内径より小さな外径を有するものを用いる必要がある。この場合、中子の外径と有底素管の内径の間には隙間が存在することとなり、その隙間の存在により、切断工程中に切断刃と有底素管との位置がずれ、切断段差を生じさせることがある。
特許文献２においては、中子に真空配管を設けて真空吸着によって有底素管としての缶体を、中子としてのマンドレルに固定することで、有底素管の切断時の位置ずれを抑える方法が開示されている。
しかしながら、有底素管を真空吸着するための構造を中子に持たせることはやはりコストアップの要因となり、また、有底素管の切断のたびに中子に有底素管を真空吸着させることは、シームレス金属ベルトの製造効率を低下させることが考えられる。
【００１２】
そこで、本発明者は、有底素管の胴部分の切り出し方法についてさらに検討を重ねた結果、以下の方法によれば、特許文献２に記載されているような特殊な中子を用いなくとも、有底素管からの胴部分の切り出しを、切断段差を生じさせることなく行うことができることを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明に係るシームレス金属ベルトの製造方法は、
（１）一端に底部を有し、他端は開放している有底素管を用意する工程と、
（２）有底素管に対して内挿可能であって、長手方向の２か所に、全周にわたって切断刃を有する中子を用意する工程と、
（３）中子を有底素管に、中子の頂部と有底素管の底部の内面とが接触するように挿入する工程と、
（４）中子の切断刃に対峙する位置に配置された刃ローラと中子の切断刃とで有底素管を挟持し、中子及び刃ローラを互いに逆方向に回転させることによって有底素管を切断する工程とを含むものである。
【００１４】
本発明では、刃ローラの回転軸と中子の回転軸とは互いにねじれの位置にあり、かつ、刃ローラと中子の切断刃との切断位置における、刃ローラの回転方向の接線ベクトルが有底素管の開放端に向かうベクトル成分を含むように、刃ローラの回転軸を中子の回転軸に対し傾斜させており、さらに、工程（４）において、有底素管の切断を、有底素管の開放端側と底部側とを同時に行うか、又は、開放端側を底部側に先だって行う。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を使って説明する。素材となる金属板材に対し深絞り加工を施し、図１（ａ）に示すような一方側が開放端を有し、他方側が閉塞した底部を有するブランクカップを成形する。
【００１６】
前記ブランクカップをしごき加工あるいはスピニング加工といった塑性加工によって薄肉化加工を行い、側壁部の厚さが３０μｍ程度の図１（ｂ）に示すような底部を有する薄肉の金属製の有底素管を得る。
【００１７】
次いで、薄肉の有底素管の両端を本発明の方法で切断して、図１（ｃ）に示すような両端が開口したシームレス金属ベルトを得る。
【００１８】
図２（ａ）および図２（ｂ）に本発明に用いる切断装置の概要を示す。中子１は有底素管４に対して内挿できるように、その外径が前記有底素管の内径より小さく作られている。また、中子１には切断後に必要な素管長さとなる間隔に配置された２か所の位置に、中子1の全周にわたって切断刃２を有している。
【００１９】
中子１は図示された方向５に回転することが可能な機構に接続され、中子１が回転することで切断刃２及び有底素管４が共に回転する。
【００２０】
刃ローラ３は、図２（ａ）に示すように中子１の近傍に配置され、中子の中心方向に移動する図示されていない移動機構の上に設置されている。
【００２１】
図２（ｂ）は図２（ａ）の視点矢印6の方向から中子１及び刃ローラ３を見た位置関係を示す。刃ローラ３に回転駆動力を与える機構は設置されておらず、刃ローラ３は回転中の有底素管４への接触によって従属的に中子１の回転方向とは逆方向（符号９で示す方向）に回転される。この場合、回転の同期がとれるのであれば刃ローラ３に対する回転駆動源を設置してもよい。
【００２２】
図３は切断装置の切断を行う切断刃２及び刃ローラ３の相対位置関係を示している。切断装置による有底素管の切断は、刃ローラ３が中子１の中心方向（単に「中子中心方向」ともいうことがある）に移動することによって、中子に設置された切断刃２と刃ローラ３に有底素管が挟まれることで生じるせん断力によって行われる。せん断力を発生するための刃の形状は、図３に示すように切断刃２及び刃ローラ３は共に片刃となっている。
【００２３】
ここで、刃ローラ３の回転軸は中子１の回転軸に対して傾斜して設置されている。この傾斜の方向は、刃ローラ３の回転軸と中子１の回転軸とはねじれの位置にあり、切断位置における刃ローラ３の回転方向の接線ベクトルが開放端方向のベクトル成分を含む向きに傾斜している。これは、図２(b)で図示されたように切断刃２の回転軸に対して傾斜角度αの方向に刃ローラ３の回転軸を傾斜して設置する構成である。
【００２４】
また、刃ローラ３の先端は中子中心方向の設定された位置まで移動するが、図３に示すように切断刃２の先端と刃ローラ３の先端のオーバーラップ量７を切込量として設定した。この切込量は、図４に示す切断刃２と刃ローラ３による切断中の有底素管の挟持位置の接線の成す角８を決める。切断刃２と刃ローラ３の接触点での接線の成す角８が小さすぎると切断ができなくなり、また、大きすぎると図２（ｂ）の傾斜角度αの形状が切断後のシームレス金属ベルトに残ってしまうため適宜設定する必要がある。切断初期の刃ローラ３の先端の中子中心方向への移動中を除き、切断中はこの切込量が維持されるように装置を構成する必要がある。
【００２５】
また、中子1に設置された切断刃２は、図３に図示されているように中子の外径より小さい外径を持つリング形状であるが、切断中に刃ローラ３との切込量が維持されるのであればリング形状に限ったものではない。
【００２６】
図３に示される切断刃２の刃面２ａと刃ローラ３の刃面３aとの中子軸方向の微小隙間距離をクリアランスとして設定した。クリアランスは刃ローラ３を中子中心方向に設定された位置まで移動したときの中子軸方向における、切断刃２の刃面２ａと刃ローラ３の刃面３ａとの最接近距離である。
【００２７】
せん断力を発生させるためにはクリアランスをできるだけ小さくすることが好ましい。本発明を実施するためには、被切断物である有底素管の板厚より小さいクリアランスで調整する好ましい。
【００２８】
また、切込量、クリアランス、刃ローラの回転軸の傾斜角度は２か所の切断位置それぞれにおいて同様に調整されていることが望ましく、それによって切断されたシームレス金属ベルトの両端は同様の切断品質を得ることができる。ここで、切断箇所を２か所としたが、２か所に限ったことではなく、それ以上の複数箇所を切断する場合にも本発明の効果は得られる。
【００２９】
以下に有底素管からその両端を切断しシームレス金属ベルトを得るための手順を説明する。まず、塑性加工による薄肉加工を行って得られた有底素管を中子に挿入する。このとき、素管の有底部を中子の先端部に突き当たるまで挿入するが、挿入後に素管と中子の位置関係を固定するための機構は特に必要はない。
【００３０】
続いて、中子の回転を開始する。回転する中子に対し、有底素管の開放端側の切断を行うために開放端側の刃ローラを中子中心方向に移動させる。刃ローラは有底素管の表面に接触することで回転が開始するが、そのまま中子中心方向の設定された位置まで移動する。刃ローラが設定された位置まで移動することで刃ローラに所望の切込量が得られ、さらに回転を続けることで切断が継続される。
【００３１】
ここで、刃ローラが回転を開始して有底素管に切り込むと、刃ローラは切断位置における速度ベクトルの方向へ切り込もうとする力が発生する。すなわち、刃ローラの速度ベクトルは有底素管の開放端方向の成分を持つため、有底素管には開放端方向への引っ張り力が発生することになる。しかし、有底素管は有底部が中子先端と接触しているため引っ張り力によって有底素管は移動できず、有底素管には開放端方向への張力が発生することになる。
【００３２】
刃ローラの移動による切込みから中子が1周すると有底素管の開放端側は切断されるが、切断の開始から切断の終了まで有底素管には開放端方向への張力がかかり続けるため切断の開始位置と終了位置は一致またはほぼ一致することとなる。そのため、得られるエンドレス金属ベルトの幅方向の端面に、エンドレス金属ベルトの端部の亀裂の起点となるような切断段差の発生が抑制されることになる。こうして切断が終了すると有底部が残る素管と切り離された開放端側の切断破片に分離される。
【００３３】
この後に開放端側の刃ローラを初期位置に戻し、もう一方の底部側の刃ローラの移動を開始する。同様に刃ローラの移動が設定された位置まで移動し、中子が１周すると素管と底部破片に分離される。
【００３４】
底部側の刃ローラを初期位置に戻し、中子の回転を停止させて被加工物を取り出す。これによりシームレス金属ベルトを得ることができる。
【００３５】
ここで、切断の順番として開放端側の切断を優先したが、底部側と同時に切断することもできる。
【００３６】
また、中子はその回転軸が鉛直方向又は水平方向と平行となるように配置することができる。上記の説明において図示された切断中子はその回転軸が鉛直方向を向いて設置されているが、図５に示すように水平方向を向いて設置されていても同様の効果が得られる。
【００３７】
得られたシームレス金属ベルトは、複写機等の画像成形装置用の加熱定着装置に用いる場合、その表面にゴム層やフッ素樹脂層の加工を行った後に加熱定着装置に組みつけられる。また、有底素管の状態で表層加工を行った後に切断を行ってもよい。
【００３８】
表層加工を行う前には、塑性加工による薄肉加工において付着する潤滑剤等は洗浄工程により除去する必要があるが、これは表層加工工程の前に行えばよく切断工程においては潤滑剤等の付着の影響はない。
【００３９】
［実施例１］
深絞り加工後の形状が外径３０ｍｍ、側壁厚み２００μｍ、長さ５７ｍｍのブランクカップに対し、しごき加工によって厚み３５μｍへ薄肉化を行ない、有底素管を作製した。しごき加工の金型からの脱型後には外径３０ｍｍ、厚み３５μｍ、長さおよそ３００ｍｍの有底素管が得られ、長さ２３７ｍｍの両端が開口したシームレス金属ベルトを得るべく有底素管の両端を切断した。
【００４０】
切断装置として、中子の外径は２９．８０ｍｍとし、２３７ｍｍの距離を持って中子に設置される２か所の切断刃としてはリング状の切断刃を用い、その外径は中子の外径よりさらに小さい２９．７５ｍｍとした。刃ローラの回転軸の切断刃の回転軸に対する傾斜角度（α）は１度とした。
【００４１】
切断刃と刃ローラとのクリアランスは被切断物である有底素管の厚みの３０％以下、よりよい品質の切断端面を得るには２０％以下で調整することが好ましく、本実施例では５μｍのクリアランスを設定した。
また、刃ローラの中子中心方向移動位置で決められる切込量は０．２ｍｍとした。
【００４２】
切断時の切断装置の中子の回転数は１ｒｐｓとし、切断刃は中子に固定されて同じ速度で回転する。刃ローラは回転駆動を持たずに中子に従属的に回転する機構とし、刃ローラの刃先が素管表面に接触することで従動回転を行う。
【００４３】
上記の切断条件で、上記の切断装置を用いて有底素管の切断を行う。切断の順序としては、有底素管の開口部側（開放端側）から切断を行い、続いて底部側の切断を行うことで両端が開口したシームレス金属ベルトを得た。
【００４４】
以上で得られた両端開口シームレス金属ベルトの切断部には切断段差は生じず良好な切断面が得られた。
【００４５】
本実施例で得たシームレス金属ベルトを洗浄した後に、その表面にフッ素樹脂層をスプレーにより形成した。表面のフッ素樹脂層を硬化させるために加熱処理を行い、電子写真用定着ベルトを得た。
【００４６】
この定着ベルトを定着器へ組み込んだ後、複写機による通紙による耐久試験を行った。耐久試験では、本実施例で得た電子写真用定着ベルトは、金属基体の端部から破壊を生じることなく耐久寿命を全うした。  
【００４７】
［実施例２］
深絞り加工後の形状が外径１８ｍｍ、側壁厚み２００μｍ、長さ４４ｍｍのブランクカップに対し、しごき加工によって厚み２７μｍへ薄肉化を行ない、有底素管を作製した。しごき加工の金型からの脱型後には外径２４ｍｍ、厚み２７μｍ、長さ３００ｍｍの有底素管が得られた。この有底素管の状態で洗浄及び表層形成を行った。表層はフッ素樹脂製の熱収縮チューブを用いて形成した。有底素管の外径より内径の大きな熱収縮チューブ内へ有底素管をその底部側から挿入し、位置決め後に加熱処理を行い、熱収縮チューブを有底素管の外周に融着させた。
【００４８】
表面にフッ素樹脂層を持った有底素管の両端を切断して、電子写真用定着ベルト用の、長さ２３４ｍｍの両端開口シームレス金属ベルトを作製した。
【００４９】
有底素管の両端を切断するための装置として、中子の外径は１７．７０ｍｍとし、２３４ｍｍの距離を持って中子に設置される２か所の切断刃としてはリング状の切断刃を用い、その外径は中子の外径よりさらに小さい１７．６０ｍｍとした。刃ローラの回転軸の切断刃の回転軸に対する傾斜角度（α）は１度とした。
【００５０】
切断刃と刃ローラとのクリアランスは有底素管の厚みの１５％以下で調整し、５μｍのクリアランスを設定した。また、刃ローラの中子中心方向移動位置で決められる切込量は０．２ｍｍとした。
【００５１】
切断時の切断装置の中子の回転数は１ｒｐｓとし、刃ローラは中子に従属的に回転する機構とした。
【００５２】
上記の条件で、上記の切断装置を用いて有底素管の切断を行った。切断の順序としては、有底素管の開口部側(開放端側)から切断を行い、続いて底部側の切断を行うことで、表面にフッ素樹脂層を持った電子写真用定着ベルトを得た。
【００５３】
以上で得られた両端開口シームレス金属ベルトの切断部には切断段差は生じなかった。
【００５４】
また、この定着ベルトを定着器へ組み込んだ後、複写機による通紙による耐久試験を行った。耐久試験では、本実施例で得た電子写真用定着ベルトの端面に亀裂が生じることはなかった。
【００５５】
［比較例１］
実施例１で用いたと同じ有底素管１０本に対して、実施例１の切断条件のうち、刃ローラの回転軸の切断刃の回転軸に対する傾斜角度以外は同様の条件で、両端切断を行った。ここで、切断装置の内刃に対する外刃の傾斜角を０度とした。
【００５６】
１０本の有底素管のうち、切断で有底素管の切断部に明らかな切断段差を生じたものが２本、切断しきれないものが２本あった。これは切断中には有底素管に対しその開放端方向への引っ張り力が生じず、有底素管の底部側での押さえが無いため切断中に有底素管が不安定に移動するからと考えられる。
【符号の説明】
【００５７】
１  中子
２  切断刃
２ａ 切断刃の刃面
３  刃ローラ
３ａ 刃ローラの刃面
４  素管
５  中子の回転方向
６  視点矢印
７  切断刃2の先端と刃ローラ3の先端のオーバーラップ量
８  切断刃2と刃ローラ3の接触点の接線の成す角
９  刃ローラの回転方向
【図１】
2014136305.tif 000003
【図２】
2014136305.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014136305.tif 000006
【図５】
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