JP3955778B2

JP3955778B2 - ローラ芯金及びその製造方法

Info

Publication number: JP3955778B2
Application number: JP2002078487A
Authority: JP
Inventors: 恆三地崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP2003280430A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真の複写機、プリンタ、フワックシミリに使用される加熱定着装置に用いられる加熱定着ローラの駆動軸部の高剛性、及び高精度化に寄与するローラ芯金とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加熱定着装置に用いられる加熱定着ローラのローラ芯金は、アルミ合金からなる中空円筒管の両サイドに伝達軸部を有し、一方の伝達軸部がローラ芯金に回転を与える駆動伝達軸部となっており、トナーを溶融しコピー用紙に印字するため、複写紙に転写されたトナーを定着するため、ローラ内部にハロゲンヒータ等の熱発生装置が挿入され、内部から輻射熱と加圧ローラによる圧力でトナーを転写紙に定着させる。
【０００３】
しかし、機能上の要請から加熱定着ローラに加圧ローラより加圧された状態で駆動歯車より定着ローラに回転を伝える動作において、一般的な薄肉ローラ芯金の伝達軸部の形状（伝達軸部の外周面にフラット面が、一面又は対向含め二面の駆動伝達フラット面により回転を伝える）は軸部外周面と精度を保つため、スエージング絞り工法で薄肉駆動部フラット面の増肉した後にその成形部を平面カットする工法が、一般的であり、また平面カットに対する肉厚に余裕ある場合は平面絞りに代わりフライスカットするのが一般的であり、一番安価である。
【０００４】
しかし、いずれにしてもフラット面に製造する上で時間間隔をおいた“断続切削”となり、軸部外周面との精度の悪化、及び伝達荷重が常に一箇所に集中している。そのため、薄肉の強度では限界があり、過度の繰り返し使用によりローラ芯金の伝達軸部の精度を更に悪化するに伴う伝達軸部の破壊を回避する必要がある。
【０００５】
製品の高精度、高寿命化が更に要求される昨今、定着ローラの表層保証にとどまらず、周辺部材の保証が必要である。ローラ芯金を起動させる伝達点は歯車を介し常に一個所であることから、使用頻度を増すにつれて伝達点の疲労が一個所に集中するため、薄肉ローラ芯金の精度劣化により正しく回転を伝えることができなく、加圧バランスの悪化、更には破壊につながる。そこで、前記薄肉ローラ芯金の中空円筒管などの伝達軸部の強度を向上させるべき形状が必要になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこでこの発明は、前記のような従来の問題点に鑑み、駆動伝達側となる軸部外周面に素管塑性加工時に断面Ｕ字状の溝を成形させることにより薄肉アルミの中空円筒管などの伝達軸部を強化し、駆動トルクアップ高剛性、且つ、高精度化により、伝達精度の向上により複写紙の搬送を常に安定して伝え、製品保証を優位に保つことができるローラ芯金及びその製造方法を提供する目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、加熱定着装置に用いられる薄肉厚の中空円筒状定着ローラ芯金であって、胴部本体と、該胴部本体の両端部に縮径されて設けられた伝達軸部からなり、そのうちの駆動伝達側となる軸部外周面の所定位置にラジアル方向より、塑性絞りにより断面Ｕ字状の溝が、その内周面側に余肉を移して、円周方向に成形されているとともに、軸部外周面と同一基準上で塑性成形されることで軸部外周面と同軸精度を保っていることを特徴とするローラ芯金である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、断面Ｕ字状の溝が、駆動伝達フラット面の範囲に１個又は複数個配置され、かつ駆動伝達フラットの面積及び稜線の長さが７０％以上残るようになっている。請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、断面Ｕ字状の溝が、成形後の肉厚さ≧溝深さの関係となっている。この溝深さは、好ましくは成形後の肉厚さと等しい関係である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態を図面に従って説明する。図１は実施の形態を示す定着ローラのローラ芯金の縦断正面図である。１はローラ芯金で、中空円筒管からなる胴部本体２と、該胴部本体の両端部にある伝達軸部３，４からなっている。一方の伝達軸部３は駆動軸部となっていて、該軸部の外周面の所定位置にラジアル方向より、塑性絞りにより断面Ｕ字状の溝５が、その内周面側に余肉を移して、円周方向に成形されている。余肉は内周面から突出したリブ状を呈する。
【００１１】
溝５は、図２に示すように伝達歯車が装着されその伝達部となる駆動伝達フラット面６の範囲に複数個（２個）、その端部が食い込むように配置されている。駆動伝達フラット面６の面積及び稜線６ａの長さは、この溝５の食い込みによっても全体として７０％以上残るようになっている。尚、溝５は図１のように１個でもよい。また、溝５の深さは、成形後の肉厚さに対し、軸肉厚さ≧溝深さの関係、好ましくは成形後の肉厚さと等しい関係となっている。溝５の深さは、軸部の肉厚近傍にすることで溝成形時の、材料疲労、破断回避する深さとし軸絞り剛性を向上させている。
【００１２】
図３は、軸部３の外周面の、絞り後の外径Ｄと、仕上げ（切削）後の外径ｄを、形成される溝５とともに示したものである。図４は、ローラ芯金１の伝達軸部３の外周面に断面Ｕ字状の溝５を成形する製造方法を示した模式図である。中空円筒管の複写紙に転写する部分（胴部本体）を加工の基準として、両側の軸絞り、更に軸駆動伝達側に胴部基準として溝を成形する工順を示す。すなわち、加工に際しては、胴部本体４をチャック１０で保持したうえ、所定巾（例えば１ｍｍ）の溝成形具（スピニング）１１を用いて、まず工順▲１▼のように軸部３の外周面を絞る。次にチャック１０で保持したまま、同じ溝成形具１１で今度は工順▲２▼のように溝５を形成する位置を絞り、溝を成形する。この際に、溝５は自然アール（Ｒ）面をもった形状に形成され、また溝５が成形された部分の余肉はそのまま内周面側に突出してリブ状となる。溝５の成形後、軸部の外周面と溝を加熱処理（アニール処理：３３０℃〜４００℃ 保持３０分〜６０分）する。
【００１３】
前記のようであって、断面Ｕ字状の溝５が成形されていることにより、定着ローラの駆動軸部の強度を確実に増すことができ、高精度の軸部ができ、高速伝達、高駆動負荷においても駆動伝達時の歯車伝達の騒音、歯車の摩耗、軸受けベアリングと歯車の追随性のアップにより、駆動軸の摩耗、破壊を防止でき、更に、継続的に製品品質を維持することができ、ユーザに対する保証拡大で、今後のリサイクル使用に対しても保証拡大を図ることが可能になる。
【００１４】
また、駆動伝達フラット面６を成形前に溝５を塑性絞りにより成形（スピニング）することにより、フラット面部の肉厚がｔ０．２〜ｔ０．３であっても該フラット面の強度に対して充分対応可能であり、従来の軸部外周面の変形をなくすことができ、例えば軸と歯車の関係において、クリアランス（φ０．０５〜φ０．０６→φ０．０１〜φ０．０２）を極少にでき、的確に回転を伝えることができる。
【００１５】
また、軸部外周面に溝５を成形するにあたり、本来のローラ芯金材料組織を損なわずして最大の剛性を保ちながら成形するため、肉厚相当の深さに成形することで塑性の戻り、金属組織の破損を防ぎながらフラット面の加工後、及び軸部外周面の切削後の精度を保つことが可能である。
【００１６】
また、軸部外周面に溝５を成形するにあたり、軸部外周面の成形と同一工程にて溝５を塑性成形することができ、軸部外周面と溝の同軸精度の関係を保つことができ、溝部の偏肉を最小限に押さえることができる。したがって、回転駆動トルクが均一にかかり、軸の破損対応に対し有効である。
【００１７】
また、軸部外周面に対する溝５成形は、巾１ｍｍ相当の面を有した溝成形具１１をラジアル方向よりローラ芯金１を回転させながら加圧して成形するが、加圧成形時の絞り形状は自然曲面とすることで、軸部に与える塑性加工の亀裂、及び残留応力を最小限にして、ローラ内部に挿入するハロゲンヒータ等の加熱発生に対しても形状変化を抑制するのに有効である。
【００１８】
また、素管材料時点で軸絞り、及び溝を塑性成形するに当り、材料組織全体の不均衡発生するため、外周面切削及び製品としての定着ローラ内部発熱体よりの加熱により材料組織内部に発生する応力歪が解放されて組織バランスが崩れ、軸精度（軸径、フラット部）悪化させる要因を廃除するため、材料の応力除去を目的とし材料の安定化熱処理（３３０℃〜４００℃ 保持３０分〜６０分）を行うことで二次加工後の品質を保つことが可能となる
【００１９】
【発明の効果】
この発明は、上記のようであって、胴部本体と、該胴部本体の両端部に縮径されて設けられた伝達軸部からなり、そのうちの駆動伝達側となる軸部外周面に素管塑性加工時に断面Ｕ字状の溝を成形させることにより薄肉アルミの中空円筒管などの伝達軸部を強化し、駆動トルクアップ高剛性、且つ、高精度化により、伝達精度の向上により複写紙の搬送を常に安定して伝え、製品保証を優位に保つことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す、ローラ芯金の縦断正面図である。
【図２】ローラ芯金の軸部外周面に形成されたフラット面部分を示す図面で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図ある。
【図３】軸部の外周面の、絞り後の外径Ｄと、仕上げ（切削）後の外径ｄを、形成される溝とともに示した図面である。
【図４】ローラ芯金の軸部の外周面に断面Ｕ字状の溝を成形する製造方法を示した模式図である。
【符号の説明】
１ローラ芯金
２胴部本体
３，４伝達軸部
５断面Ｕ字状の溝
６駆動伝達フラット面
１１溝成形具（スピニング）

Claims

加熱定着装置に用いられる薄肉厚の中空円筒状定着ローラ芯金であって、胴部本体と、該胴部本体の両端部に縮径されて設けられた伝達軸部からなり、そのうちの駆動伝達側となる軸部外周面の所定位置にラジアル方向より、塑性絞りにより断面Ｕ字状の溝が、その内周面側に余肉を移して、円周方向に成形されているとともに、軸部外周面と同一基準上で塑性成形されることで軸部外周面と同軸精度を保っていることを特徴とするローラ芯金。
断面Ｕ字状の溝が、駆動伝達フラット面の範囲に１個又は複数個配置され、かつ駆動伝達フラットの面積及び稜線の長さが７０％以上残るようになっている請求項１に記載のローラ芯金。
断面Ｕ字状の溝が、成形後の肉厚さ≧溝深さの関係となっている請求項１又は２に記載のローラ芯金。