(57)【要約】【課題】金属芯体両端部の切削、研削加工を不要とし、両端部の機械的強度の低下を防止することができるローラおよびその製造方法を提供する。【解決手段】中空円筒状の金属芯体１０を備えたローラであって、金属芯体１０は、引抜き加工により得られた内外径が全長に亘りほぼ一定の金属素管の両端部１１を、その肉厚をほぼ維持しつつ絞り加工してなるローラ、および、内外径が全長に亘りほぼ等しい金属素管の両端部を、その肉厚をほぼ維持しつつ絞り加工して金属芯体を作製し、次いで、この金属芯体を用いてローラを製造するローラの製造方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒状の金属芯体を備えたローラであって、
前記金属芯体は、引抜き加工により得られた内外径が全長に亘りほぼ一定の金属素管の両端部を、その肉厚をほぼ維持しつつ絞り加工してなることを特徴とするローラ。
【請求項２】
金属素管は、鉄系材料からなる肉厚が0.4mm〜0.7mmの金属素管であって、この金属素管の両端部に対し、その外径が0.4mm〜2.0mm小径となる絞り加工が施されていることを特徴とする請求項１記載のローラ。
【請求項３】
金属芯体は、金属素管の両端部を絞り加工した後、中央部外周面のみを切削、研削加工することにより、該中央部の肉厚が前記両端部の肉厚よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のローラ。
【請求項４】
内外径が全長に亘りほぼ等しい金属素管の両端部を、その肉厚をほぼ維持しつつ絞り加工して金属芯体を作製し、次いで、この金属芯体を用いてローラを製造することを特徴とするローラの製造方法。
【請求項５】
金属素管の両端部に円筒状コア体を同軸的に挿入して前記絞り加工を行うことを特徴とする請求項４記載のローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機などの熱定着部のヒートローラなどとして使用されるローラおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、ファクシミリ、レーザビームプリンタなどの複写・印刷機器においては、電子写真、静電記録、磁気記録などの画像形成プロセスにより、加熱溶融性の樹脂などからなるトナーの画像を記録紙上に形成し、これを熱により定着させる熱定着方式が一般に採用されている。
【０００３】
そして、熱定着方式のなかでも、加熱ヒータを内蔵したヒートローラと加圧ローラの２つのローラ間にトナー像が形成された記録紙を送り込んで定着させるヒートローラ方式が、他の方式に比べ、熱効率が良く高速化にも適していることから、広く用いられている。
【０００４】
かかる熱定着方式に用いるヒートローラは、基本的に、鉄やアルミなどの金属で形成された円筒状の芯体の外表面に、ゴム層や樹脂層を設けた構造を有している。そして、一般に、芯体は、外周面にゴム層や樹脂層が被覆され、かつ、内部にヒータが内蔵される円筒状の本体部分と、その両側に形成された本体部分より小径の円筒部分から構成され、この小径円筒部分にローラを回転駆動するための駆動ギアやローラを複写機などの機器本体に回転自在に支持するための軸受部材などが係合、装着されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、近年、ヒートローラにおいては、装置の省エネ化、軽量化、ウオームアップ時間の短縮化などを目的として、ローラ全体の薄肉化が図られており、それに伴い、外径が長さ方向にほぼ均一で、両端部に小径円筒部分を有さないストレート形状の金属芯体を用いたものが開発されてきている（例えば、特許文献１参照。）。このようなローラは、引抜き加工により得られた円筒状の金属素管の外周面を所望の肉厚にまで切削乃至研削することにより作製され、例えば鉄製芯体の場合、肉厚0.2mm〜0.8mm程度まで薄肉化することが可能である。
【０００６】
ところで、最近では引抜き加工技術が大きく進歩し、極めて肉厚の薄い金属管を製造することが可能となってきた。このような薄肉の金属管を用いることができれば、上記のようなストレート形状の薄肉のローラを、外周面の切削や研削加工を行うことなく製造することができ、製造工程のさらなる簡略化を図ることができると期待される。
【０００７】
しかしながら、引抜き加工により得られる金属管には、微かではあるが外径の変動が発生する。この変動は、軸受部材などが直接装着されるため、特に高い寸法精度が要求される両端部で問題となり（中央部は表面に樹脂などが被覆されるため、外径の変動はあまり問題となることはない）、金属素管を切断した後、少なくとも両端部においてはその表面を研削加工する必要がある。このため、切削や研削などの作業を完全に不要とすることは困難である。しかも、研削加工する結果、両端部の肉厚が中央部分より薄肉となり、肉厚によっては両端部の機械的強度が不足するおそれがある。機械的強度が不足すると、駆動ギアや軸受部材などの取付け構造を加工する際に変形が生じ、また、使用時に駆動ギアの係合部に応力が集中する結果亀裂が入るなどの問題が生じる。ちなみに、両端部の肉厚は、例えば鉄系材料で0.4mm以上が必要である。
【特許文献１】特開平９−２４４４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来技術の課題に対処してなされたもので、従来必要不可欠であった金属芯体両端部の切削、研削加工を不要とすることができるとともに、かかる切削、研削加工を行うことによる両端部の機械的強度の低下を防止することができるローラおよびその製造方法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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、中空円筒状の金属芯体を備えたローラであって、前記金属芯体は、引抜き加工により得られた内外径が全長に亘りほぼ一定の金属素管の両端部を、その肉厚をほぼ維持しつつ絞り加工してなることを特徴とするローラである。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のローラにおいて、鉄系材料からなる肉厚が0.4mm〜0.7mmの金属素管であって、この金属素管の両端部に対し、その外径が0.4mm〜2.0mm小径となる絞り加工が施されていることを特徴とするローラである。
【００１１】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のローラにおいて、金属芯体は、金属素管の両端部を絞り加工した後、中央部外周面のみを研削加工することにより、該中央部の肉厚が前記両端部の肉厚よりも薄く形成されていることを特徴とするローラである。
【００１２】
請求項４に記載された発明は、内外径が全長に亘りほぼ等しい金属素管の両端部を、その肉厚をほぼ維持しつつ絞り加工して金属芯体を作製し、次いで、この金属芯体を用いてローラを製造することを特徴とするローラの製造方法である。
【００１３】
請求項５に記載された発明は、請求項４記載のローラの製造方法において、金属素管の両端部に円筒状コア体を同軸的に挿入して前記絞り加工を行うことを特徴とするローラの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のローラおよびその製造方法によれば、引抜き加工により得られた金属素管の両端部を、その肉厚をほぼ維持しつつ絞り加工するので、従来必要不可欠であった金属芯体両端部の切削、研削加工を不要とすることができるとともに、かかる切削、研削加工を行うことによる両端部の機械的強度の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態のヒートローラを示す断面図、図２は、その製造方法を説明する図である。なお、このヒートローラは、加圧ローラと組み合わされ、電子写真複写機などの複写・印刷機器の熱定着部を構成するものである。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のヒートローラは、鉄または鉄を主体とする合金からなる中空円筒状の金属芯体１０と、図示は省略したが、記録紙上のトナーなどとの離型性を高めるための、金属芯体１０の外周面に形成されたフッ素系樹脂などからなる離型層とを備えている。
【００１８】
金属芯体１０は、引抜き加工により得られた内外径が全長に亘りほぼ等しい金属素管１０ａで構成され、軸受部材などが装着されるその両端部１１には肉厚を変化させない絞り加工が施されている。これにより、金属芯体１０は、その両端部１１の内径および外径がそれぞれ中央部１２の内径および外径より小さく、かつ、肉厚が全長に亘りほぼ等しい形状となっている。
【００１９】
本実施形態では、引抜き加工により得られた外径30mm、肉厚0.5mm、全長360mmの金属素管１０ａの両端部１１に、外径29.2mm、肉厚0.5mm、長さ30mmのストレート形状の円筒部が形成されるような絞り加工が施されている。
【００２０】
このようなヒートローラにおいては、金属芯体１０を構成する金属素管１０ａの両端部１１に肉厚を変化させない絞り加工を施したことにより、金属素管両端部１１の切削、研削加工を行うことなくその寸法変動を小さくすることができる。したがって、金属素管両端部１１の切削、研削加工を不要とすることができ、また、その結果、切削、研削加工を行うことによる両端部の肉厚の細りやそれに伴う機械的強度の低下を防止することができる。
【００２１】
上記ヒートローラは、次のように製造することができる。
図２に示すように、まず、金属芯体１０用管材として、引抜き加工により製造された内外径が全長に亘りほぼ等しい金属素管、具体的には、外径30mm、肉厚0.5mm、全長360mmの鉄系材料からなる金属素管１０ａを用意する。次いで、この金属素管１０ａ内に、円筒状コア体、具体的には、外径28.2mmの円筒状コア体１４を同軸的に挿通させる（図２（ａ））。この状態で、金属素管１０ａの両端部にプレス加工、ローラ加工、スェージング加工などにより絞り加工を施す（図２（ｂ））。この後、円筒状コア体１４を金属素管１０ａから引抜き、中央部１２の外周面に常法によりフッ素系樹脂などを被覆して離型層を設ける（図２（ｃ））。この結果、図１に示すヒートローラが製造される。
【００２２】
このような方法においては、円筒状コア体１４を使用したことにより、金属素管１０ａの両端部に対し、その肉厚を変化させず、また、偏肉、軸心のずれ、つぶれ（真円度の低下）、皺などを生じさせることなく良好に絞り加工を行うことができる。すなわち、円筒状コア体１４を使用せずに単に通常の絞り加工を施した場合には、加工後の金属素管両端部１１の肉厚は加工前の肉厚より厚くなるとともに、偏肉や軸心のずれが生じやすい。特に、本実施形態のように、肉厚が0.5mm〜0.6mm以下の薄肉の金属管の場合には、つぶれや皺なども発生し、事実上、絞り加工することは困難である。円筒状コア体１４を使用することにより、かかる不都合の発生を防止し、薄肉の金属管であっても、肉厚を変化させずかつ良好に絞り加工を行うことができる。なお、図２に示す方法では、金属素管１０ａの全長より長尺の円筒状コア体１４を挿通させて絞り加工を行っているが、より短尺のものを絞り加工を行う端部に挿入させて絞り加工を行うようにしてもよい。
【００２３】
以上説明した実施形態では、金属芯体１０の管材として用いる金属素管１０ａは、鉄または鉄を主体とする合金からなるが、アルミやその合金からなるものであってもよい。また、その外径および長さは、用途に応じて適宜選択されてよいが、肉厚については、薄肉化および軽量化を図る観点からはできるだけ薄いことが好ましく、しかし、あまり薄いと両端部１１における機械的強度の確保が難しくなることから、例えば鉄系材料の場合、0.4〜0.7mmの範囲が好ましい。さらに、このような金属素管１０ａの両端部１１に対する絞り加工量は、金属素管１０ａの材質や、外径、肉厚などにもよるが、一般には、加工前後の外径差が0.1mm〜6mmとなる範囲が適当であり、あまり大きいと加工に時間がかかるうえ、場合によっては偏肉や軸心のずれなどが生じるおそれがある。例えば、肉厚が0.4mm〜0.7mmの鉄系材料からなる金属素管１０ａの場合には、その絞り量は、加工前後の外径差が0.4mm〜2.0mmとなる範囲が好ましく、0.4mm〜1.2mmとなる範囲がより好ましい。
【００２４】
また、本発明においては、金属素管１０ａの両端部１１を絞り加工した後、中央部１２の外周面に切削、研削加工を施すようにしてもよい。これにより、両端部の機械的強度を確保しつつ、さらなる薄肉化を図ることができる。切削、研削加工は、例えば鉄系材料からなる金属素管１０ａの場合、中央部１２の肉厚が0.1mm以上となるように行うことが好ましい。0.1mm未満では機械的強度が低下し、つぶれが発生するおそれがある。より好ましい範囲は0.1mm〜0.3mmであり、0.2mm〜0.3mmの範囲であるとよりいっそう好ましい。
【００２５】
図３は、このようなヒートローラの一例を示したもので、図１に示すヒートローラの金属芯体１０の中央部１２外周面が切削、研削され、これにより、金属芯体１０は、中央部１２の肉厚が両端部１１の肉厚より薄くなっている。具体的には、中央部１２のストレート形状の円筒部は、外径29.4mm、肉厚0.2mmであり、両端部１１のストレート形状の円筒部は、外径29.2mm、肉厚0.5mmであり、したがって、両円筒部の外径の差は0.2mm、肉厚の差は0.3mmになっている。
【００２６】
また、図４は、このようなヒートローラの製造方法の一例を示したもので、図１に示すヒートローラを製造する場合と同様、まず、金属芯体１０用管材として、引抜き加工により製造された内外径が全長に亘りほぼ等しい金属素管、具体的には、外径30mm、肉厚0.5mm、全長360mmの鉄系材料からなる金属素管１０ａを用意する。次いで、この金属素管１０ａ内に、円筒状コア体、具体的には、外径28.2mmの円筒状コア体１４を同軸的に挿通させる（図４（ａ））。この状態で、金属素管１０ａの両端部にプレス加工、ローラ加工、スェージング加工などにより絞り加工を施す（図４（ｂ））。この後、円筒状コア体１４を金属素管１０ａから引抜くとともに、中央部１２の外周面を切削、研削加工し、その加工面に常法によりフッ素系樹脂などを被覆して離型層を設ける（図４（ｃ））。この結果、図３に示すヒートローラが製造される。
【００２７】
以上、本発明を複写機などの熱定着部におけるヒートローラに適用した例について説明したが、本発明はこのようなヒートローラに限らず、熱定着部においてヒートローラとともに使用される加圧ローラをはじめ、駆動ローラ、搬送ローラその他のローラにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒートローラを示す断面図。
【図２】図１に示すヒートローラの製造方法の一例を示す図。
【図３】本発明の他の実施形態に係るヒートローラを示す断面図。
【図４】図２に示すヒートローラの製造方法の一例を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１０…金属芯体、１０ａ…金属素管、１１…両端部、１２…中央部、１４…円筒状コア体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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