JPH0618671B2 - クラウンローラの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は無切削によるクラウンローラの製造方法、特に
成形型を用いることなく高い真円度及び表面精度を得る
ことができるクラウンローラの製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 電子写真式複写機やプリンタ装置においては、ヒートロ
ール方式の定着装置が実用化されており、このヒートロ
ール定着器では通紙性能を向上させるため逆クラウンの
ヒートロールが広く使用されている。このヒートロール
は、外周形状が逆クラウン形のアルミニウム製芯金ロー
ラを用い、その中央のローラ部に離型製の高いフッ素樹
脂やシリコンゴムが被覆され、ローラ部分の両端に軸受
及び駆動ギィヤを連結するためのジャーナル部が形成さ
れている。

従来、逆クラウン形状の芯金ローラは、旋盤による切削
加工により製造されていた。この切削加工では、基準外
形寸法よりも大きい径のアルニミウム素管を用い、旋盤
を用いてローラ外周を切削し、所望のクラウン率のクラ
ウンローラが製造されている。

（発明が解決しようとする課題） 切削加工による製造方法は高い真円度が得られる利点が
あるが、肉厚の厚い素管を用いて切削しなければなら
ず、切粉がが生ずるため製造コストが高価になる欠点が
あった。しかも、ローラ材料としてアルミニウムを用い
る場合、一般用途のアルミニウムは難削材料であるた
め、切削加工により逆クラウン形状に形成するために
は、切削加工し易いアルミニウム材料を用いなければな
らず、この切削加工し易いアルミニウム材料は高価であ
るため製造コストがさらに高価になってしまう。

切削加工以外のクラウンローラの製造方法としてバルジ
加工がある。しかし、バルジ加工では、成形すべき素管
を回転させていないため、実用に耐える程度の十分な真
円度が得られないのが実情である。しかも成形型を用い
て成形するため製造コストが高価になってしまう。さ
に、別の製造方法として、スェージング加工法がある
が、バルジ加工法と同様に十分な加工精度が得られず、
しかも製造中に無用な振動や騒音が生ずる欠点があっ
た。

従って、本発明の目的は上述した欠点を除去し、製造コ
ストを一層安価にすることができると共に、高い真円度
および高い表面精度を得ることができ、しかも成形型を
用いることなく高精度のクラウン率のクラウンローラを
製造できるクラウンローラの製造方法を提供するもので
ある。

（課題を解決するための手段並びに作用） 本発明によるクラウンローラの製造方法は、管材から、
中心軸線のほぼ中央位置から両端に向けてローラ外径が
連続的に増加し又は減少するヒートロール定着装置に用
いるヒートロール用のクラウンローラを製造するに際
し、 成形加工すべき管材の両端をそれぞれ把持するクランプ
部材と、これらクランプ部材を結ぶ中心軸線と直交する
面内に前記中心軸線の円周方向に沿って等間隔で配置さ
れ、前記中心軸線に平行な回転軸線を中心に回転可能に
支持され、前記中心軸線と平行な方向に一体的に移動し
且つ中心軸線と直交する方向に沿って中心軸線からの距
離が互いに等い関係で移動する少なくとも２個のフォー
ミングローラと、これらフォーミングローラを管材に対
して押圧させる押圧手段とを有するスピニング成形機を
用い、 管材の両端を前記クランプ部材によってそれぞれ把持
し、 前記管材又はフォーミングローラの少なくとも一方を回
転駆動させ、 前記フォーミングローラを、管材に圧接させながら管材
の中心軸線と平行な方向に移動させると共に、この移動
中に、これらフォーミングローラを前記中心軸線からの
距離が連続的に変化するように移動させ、 管材の内周面をフリーな状態に維持しながら管材の外周
面をクラウン形状に成形することを特徴とするものであ
る。

成形加工すべき管材の両端をクランプして回転させ、回
転させた状態でフォーミングローラを管材の外周面に圧
接すると、管材はその内周方向にだけ塑性変形する。そ
して、その変形量は、管材の中心軸線からフォーミング
ローラまでの距離によって正確に規定される。従って、
フォーミングローラを管材の径方向に移動させると共
に、この移動中に管材の中心軸線と平行な方向にも移動
させることにより、中心軸線方向の距離に応じて外径寸
法が増大及び減少するクラウンローラを製造することが
できる。一方、ヘラ絞り加工のように、金型を用い管材
の外周面にヘラを押し当て金型の外周面に沿って塑性変
形させる方法も考えられる。しかしながら、クラウンロ
ーラは、外径寸法が中心軸線方向の距離に応じて増大及
び減少し或は減少及び増大するため、金型（中子）を用
いる成形方法では成形後金型と成形加工品とを分離する
ことができず、金型を用いるスピニング成形法は原理的
にクラウンローラの製造には適用することができない。
このため、本発明では成形型を用いないでクラウン形状
に成形する。

一方、成形前の管材は完全な真円度を有していないた
め、１個のフォーミングローラを用いて塑性変形させよ
うとすると、管材の外周面が一方向からしか規制されな
いため管材にたわみが生じてしまい、良好に塑性変形さ
せることができず、管材自身が有する外周面の偏位がそ
のまま残存してしまい、ローラとしての十分な真円度が
得られなくなってしまう。このため、本発明では、少な
くとも３個のフォーミングローラを用い、これらフォー
ミングローラを管材の円周方向に沿って等間隔で配置す
る。例えば、３個のフォーミングローラを用いる場合、
一方のフォーミングローラから反対方向に管材を偏位さ
せる力が生ずるが、管材は反対側に配置した他方のフォ
ーミングローラによって規制されるため、３個のフォー
ミングローラから管材に対して径方向に互いに反対向き
の押圧力が作用し、管材が回転する間に管材が内周側に
材料移動すると共に管材の真円度が徐々に矯正されるこ
とになる。この結果、成形型（中子）を用いることな
く、高い真円度のクラウンローラを製造することができ
る。このため、本発明では、２個以上のフォーミングロ
ーラを管材の中心軸線と直交する面内に等角度で配置
し、各フォーミングローラからの押圧力を他のフォーミ
ングローラで受け、少なくとも３方向から管材の外周面
を規制しながら管材を径方向に塑性変形させる。そし
て、フォーミングローラを管材の中心軸線方向に移動さ
せながら、管材の径方向にも中心軸線からの距離が連続
的に変化するように移動させ、管材をその内周側に塑性
変形させクラウン形状に成形する。この場合、管材を駆
動回転させフォーミングローラを従動回転させてもよ
く、或はフォーミングローラを駆動回転させ管材を従動
回転させてもよい。さらに、管材及びフォーミングロー
ラのそれぞれにモータを連結し、管材の周速度とフォー
ミングローラの周速度とが互いに等しくなるように維持
しながらそれぞれ強制駆動させてもよい。この場合、周
速度一定装置を用いれることにより容易に制御できる。

さらに、本発明では、フォーミングローラを、所望の正
又は負のクラウン形状を有するクラウンローラで構成
し、これらフォーミングローラを管材の径方向に沿って
管材の中心軸線からの距離が等しくなる関係で中心軸線
に近づく方向に移動させる。フォーミングローラが管材
の径方向に圧接移動することにより、管材は、フォーミ
ングローラの外形に沿うように内周方向塑性変形するか
ら、フォーミングローラを径方向に移動させるだけでフ
ォーミングローラのクラウン形状と反対のクラウン形状
のクラウンローラを製造できる。すなわち、負のクラウ
ンローラ（逆クラウンローラ）を製造しようとする場
合、正のクラウンローラを管材に押圧するだけで所望の
クラウン率の負のクラウンローラを製造することができ
る。この場合、フォーミングローラを管材の中心軸線に
平行な方向に移動させることなくクラウン形状に成形で
きるので、製作工程が容易になると共に製造時間も一層
短縮できる。尚、この場合、管材とフォーミングローラ
とが線接触するため、管材に対して高い押圧力が作用す
る。よって、管材を回転駆動させフォーミングローラを
従動回転させると管材の回転駆動に対して大きな負荷が
生じてしまう。従って、この場合には、管材を回転自在
に支持しフォーミングローラを駆動回転させるか、或は
管材とフォーミングローラとを共に駆動回転させる駆動
が好適である。このように、管材の両端をクランプし管
材を回転させながらその内周方向に塑性変形させること
により、成形型（中子）を用いることなく高い真円度の
クラウンローラを簡単な作業で製造することができる。
しかも、無切削で成形するため、肉厚の薄い管材から製
作できると共に安価な難切削材料の管材も使用できる。

（実施例） 第１図は本発明によるクラウンローラの製造方法を説明
するためのものであり、第１図ａは成形加工すべき管材
の中心軸線を含む面で切った線図的断面図、第１図ｂは
第１図ａのＩ−Ｉ線で切った線図的断面図である。本例
では成形加工すべき管材としてアルミニウム素管を用
い、このアルミニウム素管から逆クラウンローラを作成
する。管材１の中心軸線ｌの両端を、スピニング成形機
のクランプ部材2a及び2bによりそれぞれに把持する。そ
して、一方のクランプ部材2aをモータ（図示せず）に連
結し、管材１をその中心軸線ｌを中心にして回転させ
る。フォーミング成形機は、管材１を塑性変形させるた
めの３個のフォーミングローラ３〜５を有し、これらフ
ォーミングローラを管材１の中心軸線ｌと直交する面内
に円周方向に沿って等間隔で配置する。尚、第１図ａに
おいては、図面を明瞭にするため、３個のフォーミング
ローラのうち２個のフォーミングローラ３，４だけを互
いに対向するように図示した。各フォーミングローラ３
〜５は、それら回転軸線3a〜5aが管材の中心軸線ｌと平
行に延在し、スピニング成形機の支持部材（図示せず）
によりそれぞれ回転自在に支持する。これら３個のフォ
ーミングローラ３〜５は工具鋼から成り、例えば径が12
0φで幅が25mmのローラ形状を有し、第１図ａに示すよ
うに管材１と接触する押圧断面が半円形断面、半楕円形
断面等の丸味を有している。フォーミング成形機は油圧
装置やボールネジのような押圧装置を具え、この押圧装
置をフォーミングローラの支持部材に連結し、各フォー
ミングローラを管材１に対して２〜10トン程度の押圧力
を以て圧接できるように構成する。３個のフォーミング
ローラ３〜５は、管材１の中心軸線ｌと平行な方向に往
復移動し、また管材の径方向にも往復移動する。尚、中
心軸線と平行な方向に移動する場合には、３個のフォー
ミングローラが一体的に移動し、径方向に移動する場合
には中心軸線ｌからの距離が互いに等しくなる関係を維
持しながら中心軸線ｌに近づく方向及び遠ざかる方向に
移動するものとする。そして、フォーミングローラ３〜
５の径方向の移動量は、中心軸線と平行な方向の移動量
に基いて制御する。尚、これら移動量の制御は、スピニ
ング成形機に設けたプログラム可能なコントロール装置
により行なうものとする。

次に、クラウンローラの成形方法について説明する。一
例として、基準外径寸法が60φ、クラウン量が0.1mmの
ヒートロール用逆クラウンローラを製作するものとす
る。管材として、外径寸法が60.5φ、長さ330mmのアル
ミニウム素管を用いる。素管の両端10mm及び20mmの区域
は外径60φのジャーナル部とする。

まず、フォーミング成形機のコントローラに成形条件を
入力する。本例では、管材１の回転数を1000r.p.m.と
し、フォーミングローラの中心軸線方向の移動速度を10
00mm/分、径方向移動速度を0.33mm/分に設定する。そし
て、３個のフォーミングローラを管材の中心軸線方向の
一端側から他端側に向けて移動させ、一端側から10mm移
動する間は中心軸線方向に沿ってだけ移動させ、径方向
については中心軸線から30mmの位置に維持させながら移
動させる。次に、10mm移動後、フォーミングローラを中
心軸線方向に移動させると共に径方向にも上記移動速度
で中心軸線に近づく方向に移動させる。さらに、150mm
移動後、中心軸線方向にはそのまま移動させると共に径
方向については逆に中心軸線から遠ざかる方向に上記速
度で移動させる。次に、さらに150mm移動後、径方向の
移動を停止させ中心軸線方向にはそのままで速度で20mm
移動させる。これらの条件をフォーミング成形機のコン
トローラに入力しておく。

成形条件をコントローラに入力した後、成形加工すべき
管材の両端をフォーミング成形機のクランプ部材により
把持する。次に、フォーミング成形機のモータを駆動し
て管材１をその軸線を中心にして回転させる。次に、フ
ォーミング成形機に設けたフォーミングローラ駆動装置
を始動させ、３個のフォーミングローラを径方向に中心
軸線から30mmの位置まで移動させて管材１の外周面に圧
接させると共に中心軸線方向に移動させる。管材１と各
フォーミングローラとは点接触し各フォーミングローラ
は管材１に対して従動回転する。このとき、３個のフォ
ーミングローラが管材の外周面に均等に作用するため、
外径が60φの均一なローラ部分が形成される。次に、第
２図ａに示すように、フォーミングローラが中心軸線方
向と共に径方向にも中心軸線に近づく方向に移動する
と、管材はその径方向に塑性変形し、外径寸法が徐々に
小さくなるローラ部分が形成される。さらに、管材の中
央部を通過すると、第２図ｂに示すように、フォーミン
グローラは径方向の中心軸線から遠ざかる方向に移動す
るため、径方向の塑性変形量が徐々に減少し外径寸法が
徐々に大きくなるローラ部分が形成される。

フォーミングローラが中心軸線と平行な方向に移動する
間、管材は、その外周面の外側３方向から圧接された状
態で回転するため、内周側に塑性変形するだけでなく、
３個のフォーミングローラによって管材の真円度が徐々
に矯正されることになる。

第３図ａ及びｂは、上述した製造方法によって製造した
クラウンローラを用いて製作したヒートロールの構成を
示す。ヒートロール10の両端をジャーナル部11及び12と
し、これらジャーナル部の間にフッ素樹脂やシリコンゴ
ムのような離型層13を形成する。ジャーナル部11及び12
には止め輪を装着する溝部11a及び12aをそれぞれ形成
し、ジャーナル部12には駆動ギアを連結するためのキー
溝14を形成する。このヒートロールを使用するに当た
り、ジャーナル部11及び12にそれぞれ軸受を装着し、ジ
ャーナル部に駆動ギアを装着し、次に各ジャーナル部に
止め輪を装着して各軸受の抜け出しを防止する。このよ
うに構成すれば、極め簡単な構造の逆クラウン型ヒート
ロールを製造することができる。

第４図は本発明によるクラウンローラの製造方法の変形
例を示すものであり、第４図ａはボス部材を結合する前
の各部材の構成を示す断面図、第４図ｂは圧入工程後の
状態を示す断面図、第４図ｃは最終結合工程後の状態を
示す断面図である。本例では、前述した方法によりクラ
ウン形状のローラ本体20を作成し、次にローラ本体20の
両端に凹部21及び22をそれぞれ形成する。次に、第４図
ｂに示すように圧入間合又は焼ばめによりボス部材23及
び24を各凹部内に嵌合固定する。嵌合固定に際し、凹部
内の円周面21a及び22aを中心軸線ｌと直交する方向の位
置決め面とし、段部21b及び22bを中心軸線ｌと平行な方
向の位置決め面とする。ボス部材23及び24を凹部21及び
22に嵌合した後、ローラ本体20のボス部材の結合部より
突出する突条25及び26をスピンフォーミングにより結合
部の後端面に張り出すように肉厚移動させ、第４図ｃに
示すように係止部27及び28を形成する。このように構成
すれば、ローラ本体に対するボス部材の軸線方向及び軸
線と直交する方向の結合精度を確保できると共に、スピ
ンフォーミングによって係止部を形成しているからロー
ラ本体に対する結合強度も確保することができる。

第５図は本発明によるクラウンローラの製造方法の変形
例を示すものであり、第５図ａは成形加工すべき管材の
側方から見た線図的断面図、第５図ｂは管材の中心軸線
を含む面で切った線図的断面図である。本例では、成形
加工すべき管材30の円周方向に沿って等角度で３個のフ
ォーミングローラ31〜33を配置する。これらフォーミン
グローラは、第５図ｂに示すように、管材30の中心軸線
方向の長さよりも長い長さを有する正のクラウンローラ
とする。これら３個のフォーミングローラ31〜33を回転
する管材30に圧接するとフォーミングローラは従動回転
する。そして、圧接させながら３個のフォーミングロー
ラを管材の中心軸線に近づく方向に移動させると、管材
はフォーミングローラの外形に沿うように径方向に塑性
変形し、管材はフォーミングローラのクラウン量に等し
い反対型のクラウンローラになる。本例でも、管材30を
その中心軸線を中心にして回転させているから、管材が
塑性変形する間にその真円度が矯正され高い真円度のク
ラウンローラを製造できる。しかも、フォーミングロー
ラを管材の径方向に移動させるだけでクラウン形状に成
形できるので、使用するフォーミング成形器の構造が簡
単にすると共に、成形時間も一層短縮することができ
る。

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形が
可能である。例えば、上述した実施例では逆クラウンロ
ーラを製造する例について説明したが、勿論正クラウン
ローラも製造することができる。さらに、所望のクラウ
ン率のローラを製造することもでき、クラウン率が大き
いローラを製造する場合、１パス方式だけでなく、２パ
ス又は３パス方式を採用することもできる。

さらに、フォーミングローラは２個以上あればよく、３
個又は４個のフォーミングローラ用いることもできる。
この場合力の作用関係及びフォーミングローラの配置位
置を考慮すると、３個のフォーミングローラを用いるの
で好適である。

さらに、上述した実施例では、管材を回転駆動させフォ
ーミングローラを従動回転させる構成としたが、管材を
クランプ部材を介して回転自在に支持し、フォーミング
ローラをモータに接続して回転駆動させて管材を従動回
転させることも可能である。さらに、管材及びフォーミ
ングローラを共に相互に等周速度で回転駆動させること
も可能である。特に、クラウン形状のフォーミングロー
ラを用いて成形する場合フォーミングローラと管材とが
線接触し大きな押圧力をかける必要があるため、フォー
ミングローラを強制駆動させる方式を採用すれば、管材
のスムースに回転させることができ、特に好適である。

（発明の効果） 以上説明した本発明の効果を要約すると次の通りであ
る。

(1)無切削によりクラウン形状を形成しているから、薄
い肉厚の管材を用いることができ、製造コストを低減す
ることができる。特に、クラウン量が大きいクラウンロ
ーラを製造する場合に特に有効である。さらに、価格が
安価な難切削材料の管材を使用できるため、さらに製造
コストを低減できる。

(2)成形加工すべき管材を回転させながら、管材外周面
を少なくとも３方向から規制しているから、高い真円度
のクラウンローラを製造することができる。特に、成形
加工中に管材の芯振れ及び真円度を矯正することができ
るので、真円度の低い管材を用いても高い真円度で芯振
れの小さいクラウンローラを製造することができる。

(3)成形型（中子）を用いることなく管材をその内周方
向に塑性変形させているので、所望のクラウン形状及び
所望のクラウン率のクラウンローラを簡単な作業で製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及びｂは本発明によるクラウンローラの製造方
法を説明するための線図、 第２図ａ及びｂはフォーミングローラによる管材の塑性
変形状態を示す線図的断面図、 第３図ａ及びｂは本発明により製作したクラウンローラ
を用いて作製したヒートロールの一例を示す平面図及び
側面図、 第４図ａ〜ｃは本発明のローラ製造方法の変形例を示す
断面図である。 第５図ａ及びｂは本発明のローラ製造方法の別の変形例
を示す線図である。 １……管材、2a，2b……クランプ部材 ３，４，５……フォーミングローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管材から、中心軸線のほぼ中央位置から両
   端に向けてローラ外径が連続的に増加し又は減少するヒ
   ートロール定着装置に用いるヒートロール用のクラウン
   ローラを製造するに際し、 成形加工すべき管材の両端をそれぞれ把持するクランプ
   部材と、これらクランプ部材を結ぶ中心軸線と直交する
   面内に前記中心軸線の円周方向に沿って等間隔で配置さ
   れ、前記中心軸線に平行な回転軸線を中心に回転可能に
   支持され、前記中心軸線と平行な方向に一体的に移動し
   且つ中心軸線と直交する方向に沿って中心軸線からの距
   離が互いに等い関係で移動する少なくとも３個のフォー
   ミングローラと、これらフォーミングローラを管材に対
   して押圧させる押圧手段とを有するスピニング成形機を
   用い、 管材の両端を前記クランプ部材によってそれぞれ把持
   し、 前記管材又はフォーミングローラの少なくとも一方を回
   転駆動させ、 前記フォーミングローラを、管材に圧接させながら管材
   の中心軸線と平行な方向に移動させると共に、この移動
   中に、これらフォーミングローラを前記中心軸線からの
   距離が連続的に変化するように移動させ、 管材の内周面をフリーな状態に維持しながら管材の外周
   面をクラウン形状に成形することを特徴とするクラウン
   ローラの製造方法。
2. 【請求項２】管材から、中心軸線のほぼ中央位置から両
   端に向けてローラ外径が連続的に増加し又は減少するヒ
   ートロール定着装置に用いるヒートロール用のクラウン
   ローラを製造するに際し、 成形加工すべき管材の両端をそれぞれ把持するクランプ
   部材と、これらクランプ部材を結ぶ中心軸線と直交する
   面内に前記中心軸線の円周方向に沿って等間隔で配置さ
   れ、前記中心軸線に平行な回転軸線を中心に回転可能に
   支持され、前記中心軸線からの距離が互いに等しい関係
   で移動する少なくとも３個のフォーミングローラと、こ
   れらフォーミングローラを管材に対して押圧させる押圧
   手段とを有するスピニング成形機を用い、 前記フォーミングローラを、その中心軸線のほぼ中央位
   置から両端に向けてローラ外径が連続的に増加し又は減
   少するクラウンローラとし、 前記管材の両端を前記クランプ部材によりそれぞれ把持
   し、 前記管材又はフォーミングローラの少なくとも一方を回
   転駆動させ、 前記フォーミングローラを、前記管材に圧接させながら
   前記中心軸線に近づく方向に移動させ、 前記管材の内周面をフリーな状態に維持しながら管材の
   外周面をクラウン形状に成形することを特徴とするクラ
   ウンローラの製造方法。