JP2002146487A - シャフト用鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャフト用鋼として従来使用されていた快削
鋼１２Ｌ１４にＮｉメッキを施したものと、ほぼ同等の
耐食性、被削性、真直性を有し、メッキを必要とせず、
製造コストの低減が可能なシャフト用鋼材を提供する。 【解決手段】 Ｃ：０．０５質量％以下，Ｓｉ：０．１
５質量％以下，Ｍｎ：０．４０質量％以下，Ｃｒ：６．
０〜１０．０質量％，Ｓ：０．１０質量％以下，Ｎｉ：
０．３０〜０．８０質量％，Ｐｂ：０．１０〜０．３０
質量％，Ｎ：０．００１〜０．１０質量％，残部はＦｅ
と不可避的不純物からなるシャフト用鋼。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シャフト用鋼に関
し、さらに詳しくは、ファクシミリ，プリンタ，コピー
機，スキャナなどのＯＡ機器に組み込まれている例えば
送紙用シャフト，印字ヘッドシャフト，スキャンヘッド
支持シャフトなどの各種シャフトの製造に用いるシャフ
ト鋼であって、耐食性向上のためのメッキを必要とせ
ず、低コスト化を可能にするシャフト用鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコンの普及量の飛躍的増大に
ともなって、例えばプリンタに対する需要も大幅に増加
しつつある。その一方で、プリンタの価格競争も激化し
ており、製造コストの低減が急務になっている。現在、
一般にプリンタはカラープリンタのようなインクジェッ
トプリンタと、レーザプリンタとに大別される。これら
のプリンタには印刷用紙の送紙用のシャフト、ならびに
印字ヘッドを摺動可能に支持する印字ヘッド支持シャフ
トなど複数本のシャフトが内蔵されており、これらのシ
ャフトのコストを低減することが結果としてプリンタの
コスト低減に繋がることになる。

【０００３】通常、レーザプリンタのシャフト用にはＳ
ＵＳ４１６などのステンレス鋼が、カラープリンタなど
のインクジェットプリンタには、１２Ｌ１４に代表され
るような一般的な快削鋼がそれぞれ使用されている。こ
の１２Ｌ１４はコストが低廉であるという利点を有する
が、その一方で耐食性が低いという問題がある。そこ
で、従来は１２Ｌ１４よりなるプリンタシャフトに対し
ては、その耐食性を付与するためにニッケルなどのメッ
キを施すことが一般に行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たようなシャフトを製造するに際しては、メッキ工程を
必要とするために、その工程数の増加に伴って製造コス
トが上昇し、さらには、メッキ工程用の設備、それに伴
う廃液処理設備などが必要となるため、設備コストの面
でもコストの上昇を避けられない。さらに、メッキ処理
は環境破壊の観点から見ても望ましいものとは言えな
い。

【０００５】そのため、レーザプリンタのシャフトに使
用されている、耐食性に優れたＳＵＳ４１６などのステ
ンレス鋼をインクジェットプリンタに使用するというこ
とも考えられるが、ステンレス鋼は高価であるため、こ
れを低価格のインクジェットプリンタに使用すること
は、価格面でよりいっそう不利益を招くことになる。し
たがって、メッキを必要とせずに、しかも耐食性が高
く、全体のコストを低減することが可能なシャフト用鋼
の開発が望まれている。また、シャフトに対しては、コ
ストの低減と同時に、被削性などの加工性や、真直性も
要求される。とくに、印字ヘッド支持シャフトの場合、
印字ヘッドの摺動に伴って、シャフトにかなりの衝撃が
加わるため、真直性に優れるということが重要な要求特
性になっている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記要望
に応えるべく、表面にメッキを行わなくても耐食性に優
れ、しかも被削性などの加工性、機械的強度に優れた合
金組成に焦点を絞って検討を重ね、特定の組成を見出し
て本発明を完成するに至った。すなわち、本発明におい
ては、Ｃ：０．０５質量％以下，Ｓｉ：０．１５質量％
以下，Ｍｎ：０．４０質量％以下，Ｃｒ：６．０〜１
０．０質量％，Ｓ：０．１０質量％以下，Ｎｉ：０．３
０〜０．８０質量％，Ｐｂ：０．１０〜０．３０質量
％，Ｎ：０．００１〜０．１０質量％，残部はＦｅと不
可避的不純物からなるシャフト用鋼が提供される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のシャフト用鋼は、上記各
成分からなる鋼種を溶製し、そのインゴットに分塊圧延
によって１５５ｍｍ角の鋼片を得て、その後線材圧延に
より７．５〜１６ｍｍ丸の素材とし、所定寸法への二次
加工を順次行って実使用に供される。

【０００８】本発明の鋼成分の目指すところは、ＪＩＳ
に規定されたステンレス鋼であるＳＵＳ４１６よりも、
Ｃｒの含有量を少なくすることにより、コストの低減を
図るとともに、Ｃｒを低減したことによる耐食性の減少
を、ＮｉおよびＮの不動態補助元素により補填すること
である。上記の鋼成分のうち、まず、Ｃｒは耐食性の向
上に資する成分元素であり、その含有量は６．０〜１
０．０質量％とする。Ｃｒの含有量が６．０質量％より
少ない場合は、得られた鋼に十分な耐食性が発現せず、
逆に、１０．０質量％を超える場合には、コストの上昇
を招くだけではなく、真直性や加工性が低下する。

【０００９】Ｎｉ，Ｎは上述したように、Ｃｒの含有量
のみでは十分ではない耐食性を、不動態を形成すること
によって補填するための成分元素である。Ｎｉの含有量
は０．３〜０．８質量％である。この含有量が０．３質
量％を下回ると、十分な添加効果が得られずに耐食性が
低下し、逆に０．８質量％を超えると、真直性が悪くな
りいたずらにコストの上昇を招くのみである。

【００１０】Ｎの含有量は０．００１〜０．１０質量％
であり、その含有量が０．００１質量％を下回ると十分
な添加効果が得られず耐食性が低下し、０．１０質量％
を超えると、硬度が上昇して加工性とくに被削性が低下
し、真直性も悪化する。Ｃ，Ｎ，Ｓｉ，Ｍｎは硬化元素
であり、これらの含有量を所定値以下に規制することに
より、加工性、とくに被削性を向上させることができ、
また真直性を向上させることができる。

【００１１】Ｃの含有量は０．０５質量％以下に設定さ
れる。この含有量が０．０５質量％を超えると、得られ
た鋼材の硬度が上昇して被削性や真直性が低下する。Ｎ
の含有量は上述したとおりである。Ｎの含有量について
は、耐食性の向上効果と被削性の向上効果との両者を勘
案して適宜決定することが好ましい。Ｓｉの含有量は
０．１５質量％以下に設定される。この含有量が０．１
５質量％を超えると被削性や真直性が低下する。

【００１２】Ｍｎの含有量は０．４０質量％以下に設定
される。この含有量が０．４０質量％を超えると被削性
や真直性が低下する。一般に、例えばＳＵＳ４１６など
のステンレス鋼は硬度が高く、シャフトへの加工性がよ
くないため、加工性を向上させるための熱処理が必要で
ある。しかし、本発明のシャフト用鋼材は上記の硬化元
素の含有量を規制することにより、かかる熱処理を必要
とせずに良好な加工性、具体的には被削性を実現するこ
とができ、またそれと同時に、そのような熱処理に要す
るコストを削減することが可能となる。

【００１３】さらに、上記の硬化元素のうち、Ｓｉ、Ｍ
ｎは鋼材表面に酸化スケールを生じやすい元素である
が、本発明の鋼材の場合は、これらの含有量を規制する
ことにより、酸化スケールが生じにくくなり、脱スケー
ルのための酸洗工程を省略することができるという利点
がある。Ｐｂは被削性の向上に資する成分であり、その
含有量は０．１０〜０．３０質量％である。含有量が
０．１０質量％を下回ると、十分な添加効果が得られず
被削性が低下し、逆に、０．３０質量％を超えると、熱
間強度の低下を招く。

【００１４】

【実施例】表１に示した成分組成の鋼種を溶製したのち
冷却してインゴットを作成した。各インゴットを１５５
ｍｍ角の鋼片に分塊圧延し、線材圧延により９．５ｍｍ
丸の線材を得、続いて、焼鈍し、スケールを除去しコン
バインドマシーンで線材コイルから直棒にし、センタレ
スグラインダにより８ｍｍ丸の製品に仕上げた。

【００１５】

【表１】

【００１６】次に、各棒材から直径８ｍｍ、長さ４００
ｍｍの試料を加工し、各試料に対して以下に述べる各評
価試験を行った。なお、参考例として、従来材である快
削鋼１２Ｌ１４にニッケルメッキを施したプリント用シ
ャフトを作製して同様の評価試験を行った。 １）被削性 被削性は超硬バイトでサンプルの外削を実施し、工具刃
先磨耗を調査した。

【００１７】 回転数（切削速さ） １５０ｍ／分 送り ０.０３ｍｍ／ＲＥＶ 切り込み １ｍｍ の条件で５００個加工後の工具磨耗量を測定し、大、
中、小で判定した。判定基準を表２に示した。

【００１８】

【表２】

【００１９】実施例１〜３は全て磨耗量小であり、被削
性は良好であった。比較例１２，１４〜１７はＣｒ，
Ｎ，Ｎｉ，Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎが高めに外れたものであり、
いずれも磨耗量は大であった。また、比較例１９はＰｂ
が低く外れたものであるが、これも磨耗量は大であっ
た。 ２）耐食性 各試料を、温度６０℃、湿度９５％の高温、多湿雰囲気
中に３０日間放置して、発錆の有無を目視観察で判定し
た。

【００２０】実施例１〜３は全て錆の発生が認められな
かった。比較例１１，１３，１８はＣｒ，Ｎｉ，Ｎが低
く外れており、いずれも発錆が認められた。結果を表３
に示した。 ３）真直性 支点間の間隔を４００ｍｍにして試料を置き、試料を回
転させ、ダイヤルゲージにて試料の中央部の振れを測定
した。振れの単位はμｍ／４００ｍｍ幅である。振れが
０〜１０μｍ／４００ｍｍの場合を真直性が大、振れが
１０〜３０μｍ／４００ｍｍの場合を真直性が中、振れ
が３０〜１００μｍ／４００ｍｍの場合を真直性が小と
判定した。

【００２１】以上の結果を表３に示した。

【００２２】

【表３】

【００２３】以上の結果からも明らかなように、実施例
１〜３に示した本発明のプリンタシャフト用鋼は、参考
例に示した従来材である快削鋼１２Ｌ１４にメッキを施
したものとほぼ同等もしくはそれ以上の被削性、耐食性
ならびに真直性を有することが確認された。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
シャフト用鋼は、従来材である１２Ｌ１４にメッキを施
したものとほぼ同等もしくはそれ以上の耐食性を有し、
また、被削性、真直性においても、この１２Ｌ１４とく
らべて遜色はない。しかも、本発明のシャフト用鋼は、
表面にメッキを必要としないため、工程の簡略化による
コストの低減はいうまでもなく、メッキ設備、およびそ
れに伴う廃水処理設備などを必要としないので、製造コ
ストの低減という点においてさらに有利である。さら
に、メッキ処理工程を省いたことで、環境保護の面でも
貢献度は大である。

【００２５】したがって、従来材であるメッキを施した
１２Ｌ１４に代わるシャフト用鋼として、その工業的価
値はきわめて高い。なお、以上の説明はプリンタシャフ
トの場合で行ったが、本発明のシャフト鋼の用途はこれ
に限定されるものではなく、ファクシミリ，コピー機，
スキャナなどに組み込まれている送紙用シャフト，印字
ヘッド支持シャフト，スキャンヘッド支持シャフトに用
いることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．０５質量％以下，Ｓｉ：０．１
   ５質量％以下，Ｍｎ：０．４０質量％以下，Ｃｒ：６．
   ０〜１０．０質量％，Ｓ：０．１０質量％以下，Ｎｉ：
   ０．３０〜０．８０質量％，Ｐｂ：０．１０〜０．３０
   質量％，Ｎ：０．００１〜０．１０質量％，残部はＦｅ
   と不可避的不純物から成ることを特徴とするシャフト用
   鋼。