(57)【要約】【課題】普通紙、および封筒に代表される特殊媒体の印刷を単一機種で実現した肉厚差を有する芯金の切削加工において、芯金の軸受け部での強度低下の懸念を効率よく解消すること。【解決手段】金属素管の両端を拡管加工により拡げてから、該拡管加工された両端に軸受け部を形成するための絞り加工を施し、その後、外径切削加工を行う。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属素管の両端を拡管加工により拡げてから、該拡管加工された両端に軸受け部を形成するための絞り加工を施し、その後、外径切削加工を行うことを特徴とする定着ロール用芯金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタや複写機等の定着部に採用される定着ロール用芯金の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタや複写機等においては、同一機種にて、様々な印刷媒体への対応が要求されてきた。例えば、サイズ、厚み、形状等の異なる紙、さらには紙以外の材料への対応である。その中でも、特に印刷の難しい媒体の一つに、普通紙の２〜３倍の厚みを有する封筒が挙げられる。印刷媒体の厚みが増すほど該媒体に奪われる熱量は増えていくことから、普通紙印刷の温度設定で封筒を連続して印刷すると、徐々に熱量が不足し始め、ついには、定着不良が発生してしまう。
さらに、定着不良が生じる他の原因として、普通紙よりも封筒の幅が狭いことが挙げられる。通常、定着ロールの表面温度は、通紙部外に配されるサーミスタの抵抗値の変化に応じて制御される。ところが、封筒の通紙箇所では熱量が連続的に奪われるのに対して、温度測定箇所では熱量が奪われないので、結果的には熱量供給の指示が出ないことになる。そのため、封筒に十分な熱量の供給が行われず、ついには定着不良を引き起こしてしまうことになる。
【０００３】
上記の定着不良問題の打開策の一つとして、プリンタや複写機本体に印刷媒体毎に印刷設定を変更できる機構が設けることが提案されている。この機構では、あらかじめ設定された印刷媒体をボタンなどで指示することにより、供給熱量や搬送スピードなどをコンピュータ制御により管理し、最適な条件設定で印刷を行うものである。
他には、姉妹機種として特殊な印刷媒体を印刷できる機能を持ったオプション部材が用いられる。これは、メインの機種の定着部における加圧ロールにＬＴＶのソリッドタイプが採用されているのに対し、封筒印刷用には発泡タイプの柔軟材料を採用した加圧ロールに置き換える方式である。
ただ、これらの打開策は、いかにして印刷媒体に効率良く熱量を供給するかという命題を解決しているものの、一方ではプリンタや複写機本体の構造の複雑化や多品種による管理の煩雑さが指摘されている。このことから、簡単な構造で、それも単一機種での多様性印刷の実現が望まれていた。
これに対して、本発明者らは、定着ロール用芯金の長手方向の内周面に肉厚差を設け、その際、肉厚の大きい箇所を特殊構造の媒体の通紙範囲に対応させることにより、簡単な構造の単一機種にて、特殊構造の媒体への印刷が可能になることを確認した。しかし、その後の検討過程で、上記の定着ロール用芯金の製造（切削）工程で、切削手段の如何によっては該芯金の軸受け部に強度低下の問題が生じることが判明したのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、普通紙、および封筒に代表される特殊媒体の印刷を単一機種で実現した肉厚差を有する芯金の切削加工において、芯金の軸受け部での強度低下の懸念を効率よく解消することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、金属素管の両端を拡管加工により拡げてから、該拡管加工された両端に軸受け部を形成するための絞り加工を施し、その後、外径切削加工を行うことを特徴とする定着ロール用芯金の製造方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
図１は、本発明によって得られた定着ロール用芯金の一例を示す縦断面図である。
図２は、本発明によって得られた定着ロール用芯金の他の例を示す縦断面図である。
図３〜図６は、本発明の製造工程において、素管の形状変化を示す縦断面図である。
図７は、拡管加工に使用する金型の一例を示す側面図である。
図８は、絞り加工に使用する金型の一例を示す縦断面図である。
図９は、軸受け部根元の肉厚が不足した定着ロール用芯金を示す縦断面図である。
図１０は、拡管加工時の素管と金型の状態を示す縦断面図である。
【０００７】
図１において、（１）は本発明の製造方法によって得られた定着ロール用芯金（但し、軸受け部は割愛）、（Ａ）は芯金（１）の長手方向の長さ（全長）である。そして、芯金（１）の長手方向中央部の長さ（ａ）の部分は、両端部に比べて肉厚が均等に大きくなっており、芯金（１）の長手方向の内周面に肉厚差が設けられた構造を呈している。
図２は、上記図１の芯金（１）の長手方向の中央部の長さ（ａ）の部分が、両端部に比べて肉厚に勾配を持たせながら大きくした例であり、やはり、芯金（１ａ）の長手方向の内周面に肉厚差が設けられた構造を呈している。
上記の芯金を構成する金属材料としては、アルミニウム、鉄、さらにはステンレス鋼などが挙げられる。その肉厚は、芯金（１）の長手方向の中央部の長さ（ａ）を除く両端部で０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度であればよい。他方、芯金（１）の長手方向の中央部の長さ（ａ）、すなわち印刷時に高い熱容量を必要とする通紙範囲に相当する箇所では、その肉厚は該両端の肉厚の１．５〜２．５倍であることが好ましい。また、芯金（１）の全長（Ａ）は２５０〜４００ｍｍ程度、外径については、φ２０〜φ４０ｍｍ程度であればよい。
【０００８】
ところで、上記の定着ロール用芯金の製造（切削）工程で、切削手段の如何によっては該芯金の軸受け部に強度低下の問題が生じることは、前述のとおりである。
この強度低下は、芯金の製造工程として、肉厚差付与のための、図３に示すような素管（２）の両端内径部の切削加工、その後に、軸受け部形成のための絞り加工工程を採用した際に生じることが確認された。すなわち、上記加工工程によって得られた芯金は図９に示されるように、最も応力が集中する軸受け部根元付近（７）の肉厚が十分ではなく、強度上の問題が発生することは容易に理解される。勿論、素管（２）の肉厚を必要以上に厚くすれば、この根元付近（７）の肉厚は確保されるものの、これは、加工時間や材料の無駄使いに直結する非効率的な手法である。
これに対して、本発明では、上記素管（２）の両端内径部の切削加工に代えて、両端拡管加工を採用することにより、この根元付近（７）の強度上の問題を解消するものである。
この拡管加工においては、例えば、図７に示すような金型が用いられる。図面に向かって右側の球状部にて拡管を行う構造になっており、テーパ部（５）にて素管（２）の端部を押し拡げつつ、ストレート部（６）にて内径を安定させる。この状態は図１０に示されるとおりである。更に詳しく述べると、先ず、素管（２）の端部の内側を規制する上記金型、および外側を規制する金型（図示せず）をプレス機に取り付け、次いで素管（２）を固定し、金型の先端を該素管内部に押し込むようにして拡管する。この際の押し込み圧力は素管の形状、材質や一度に絞る量にも左右されるが、一般には２０〜５０ｔｏｎ程度である。拡管加工後の素管（２）の形状は、図４に示されるような、両端拡管構造体（３）である。
次の工程である絞り加工においては、例えば、図８に示すような金型を用いる。該金型は入り口がテーパ部（８）を形成し、該テーパ部の終端からストレート部（９）という形状を呈している。絞り加工時には、両端拡管構造体（３）の各拡管部はテーパ部（８）にて絞られつつ、ストレート部（９）にて寸法が安定化される。この際のテーパ角度やストレート部長さは該拡管部外径と形成する軸受け部の外径のバランスや材質によって違ってくる。また、この絞り工程は一工程に留まらず、繰り返し行うようにしてもよい。製品によっては、２工程程度で済んでしまうものもあれば、４〜５工程程度に分けて徐々に絞り込んでいくものもある。この絞り圧力は拡管工程と同様、条件によって違ってくるが、一般には２０〜５０ｔｏｎ程度である。絞り加工後の両端拡管構造体の形状は図５に（４）として示されている。応力集中の起こりやすい軸受け部根元付近（７）を含めた部分はこの絞り工程にて形成される。この絞り加工の特長として、内径切削を施した場合と比較して、素管（２）の肉厚がそのまま、もしくはそれ以上根元付近（７）に維持され、したがって軸受け部の強度が十分確保されることが強調される。最終工程となる外径切削加工においては、旋盤を使用し、主軸回転数を３０００〜４０００ｒｐｍとし、刃物の送りを０．０８〜０．２ｍｍ／ｒｅｖ程度にて切削を行えばよい。この他、センタレス機を使用した研削加工を施してもよい。このようにして得られた定着ロール用芯金の形状は図６に（１ｂ）として示されている。そして、この芯金の表面に樹脂層特にフッ素樹脂による離型層を被覆することにより定着ロールが得られる。
【０００９】
本発明の定着ロール用芯金の製造例を示す。
先ず、図３に示すような金属素管（２）として、外径φ３０．５ｍｍ、肉厚２．５ｍｍ、全長３０５ｍｍのアルミニウム材を用意した。
次に、拡管加工用金型（図７）を３０ｔｏｎの圧力で素管（２）内部に押し込み、７０ｍｍの長さに亘って外径をφ３２．５ｍｍまで拡げて図４に示すような両端拡管構造体（３）を得た。
次に、絞り加工用金型（図８）により、長さ１５ｍｍ、外径φ２０ｍｍの軸受け部を形成した（図５）。この時、軸受け部にかける圧力は拡管加工同様３０ｔｏｎとした。工程数は５工程にて分け、徐々に絞り込んだ。最終的に、軸受け部及び軸受け部根元付近（７）の肉厚は２．５ｍｍを維持していた。
最後に、旋盤を利用して、主軸回転数が３０００ｒｐｍ、刃物送りが０．２ｍｍ／ｒｅｖの条件下に外径切削加工を行い、φ３０．３ｍｍの外径に仕上げて、図６に示す構造の定着ロール用芯金（１ｂ）を得た。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、構造が簡単で、しかも単一機種による印刷を可能にする定着ロール用芯金が効率よく、しかも強度低下の懸念なく提供され、これにより、従来の装置本体の構造の複雑化や多品種による管理の煩雑さの問題が解消されるという格別顕著な効果が奏される。
【００１１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって得られた定着ロール用芯金の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明によって得られた定着ロール用芯金の他の例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の製造工程において、素管の形状を示す縦断面図である。
【図４】本発明の製造工程における、拡管加工を施した素管の形状を示す縦断面図である。
【図５】本発明の製造工程における、拡管加工を施した後、両端に絞り加工を施し、軸受け部を形成した素管の形状を示す縦断面図である
【図６】本発明の製造工程における、拡管加工、絞り加工を施した後、外径を切削加工した素管の形状を示す縦断面図である
【図７】拡管加工に使用する金型の一例を示す側面図である。
【図８】絞り加工に使用する金型の一例を示す縦断面図である。
【図９】軸受け部根元の肉厚が不足した定着ロール用芯金を示す縦断面図である。
【図１０】拡管加工用金型が挿入された素管の状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  定着ロール用芯金
２  素管
３  両端拡管構造体
４  絞り加工後の両端拡管構造体
５  拡管加工用金型のテーパ部
６  拡管加工用金型のストレート部
７  軸受け部の根元付近
８  絞り加工用金型のテーパ部
９  絞り加工用金型のストレート部
Ａ  定着ロール用芯金の全長
ａ  定着ロール用芯金の長手方向中央部の内周面に設けた肉厚の大きい箇所（印刷時に高い熱量を必要とする媒体が通過する範囲）
【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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