JPH081210B2 - 円筒部材の製造方法 - Google Patents

円筒部材の製造方法

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JPH081210B2
JPH081210B2 JP61136277A JP13627786A JPH081210B2 JP H081210 B2 JPH081210 B2 JP H081210B2 JP 61136277 A JP61136277 A JP 61136277A JP 13627786 A JP13627786 A JP 13627786A JP H081210 B2 JPH081210 B2 JP H081210B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真装置や静電記録装置等に組み込ま
れる現像ロールや定着ロール等の各種ロールを構成する
円筒部材の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像
形成装置においては、1成分系の磁性トナーまたは磁性
キャリアとトナーからなる2成分現像剤等の磁性現像剤
の搬送手段、例えば現像ロールやクリーニングロールと
して、非磁性スリーブの内部に、複数個の磁極を有する
永久磁石部材を配置し、両者を相対的に回転させるよう
に構成したマグネットロールが多用されている。
通常のマグネットロールは、アルミニウム合金やオー
ステナイト系ステンレス鋼あるいは真鍮等の非磁性金属
材料からなる円筒系のスリーブの両端に、同様の非磁性
金属材料からなる側板(以下フランジという)を装着
し、このフランジにより軸受を介して永久磁石部材を支
持した構造となっている。永久磁石部材としては、ハー
ドフェライトからなる円筒状磁石を軸に固着したもの
(例えば特公昭55−6907号参照)、ブロック状の異方性
フェライト磁石を軸の周囲に固着したもの(例えば実公
昭57−9758号参照)、あるいは円筒状の樹脂磁石を用い
たもの(例えば特開昭57−130407号参照)などが使用さ
れている。
上記のマグネットロールにおいては、スリーブは直径
が20〜60mm程度、長さが200〜400mm程度、即ち軸方向長
さ/直径が約3以上と、極めて細長いものである。また
永久磁石により生ずる外部磁界は空隙の増加に伴なって
急激に低下することから、スリーブ上と所望の磁界強度
を効率よく得るために、スリーブと永久磁石との間隙を
できるだけ小さくする必要がある。そのため一般のマグ
ネットロールにおいては、スリーブの肉厚を約1〜約2m
m位に薄くしてある。
このように細長くかつ薄肉のスリーブとフランジとの
接合には、約20kg以上の抜け強度が必要とされ、このよ
うな接合強度を確保するために接着剤を用いるのが一般
的であった。しかしながら接着剤を使用する場合は、接
着剤を塗布後乾燥したり、はみ出した接着剤を除去した
りする作業が必要であり、スりーブとフランジとの組立
工数が長くなるという欠点があった。
このような欠点を解消するために、スリーブとフラン
ジを機械的に接合することが提案され、一部実用化され
ている。機械的接合の一例として、実開昭57−22758号
には、フランジの円周面に凹部を周設し、このフランジ
をスリーブ内端部に嵌め込み、スリーブ端部表面を、治
具を用い油圧装置等でフランジの凹部方向に絞り込み凹
部に嵌合させることが開示されている。
また熱ロール型の定着装置にあっては、加熱ロールや
加圧ロールのコアとして、鉄、アルミニウム合金、ステ
ンレス鋼等の良熱伝導性の金属材料からなる薄肉でかつ
長尺の円筒の両端に軸部を有するフランジを、摩擦圧接
等の手法により接合したものが使用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述したようにスリーブ端部表面を、治具を用い油圧
装置等でフランジの凹部方向に絞り込むことによって、
スリーブとフランジとを、接着剤を用いずに比較的強固
に接合することは可能となる。
しかしながらこのような接合のやり方では、スリーブ
を油圧装置等でフランジの凹部方向に絞り込む時にスリ
ーブのフランジとの接合部以外の部分に加圧歪みが生じ
て、スリーブの外径寸法が変化してしまうという不具合
が生ずる。一般にマグネットロールの機能からしてスリ
ーブの外径寸法は、基準値に対して±0.05mm以内に収め
る必要があるが、上記のような加工歪が生ずるとこのよ
うな寸法精度を維持することができない。そのため従来
の機械的接合法では、接合後のスリーブの外周面を研磨
加工してスリーブの外径を所定寸法に収めるという作業
を必要としていた。
したがって本発明の目的は、円筒体とフランジとが機
械的に接合されしかも接合後の外周加工が不要な円筒部
材の製造方法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するために、塑性加工可能な
金属材料からなる薄肉でかつ細長い円筒体の一端に、金
属材料からなるフランジを装着した円筒部材において、
フランジの外周面に円周方向の溝又は突部を設け、この
フランジを円筒体の一端に嵌装し、前記円筒体をダイス
を通過させてしごく冷間鍛造法により、全長にわたって
均一に縮径するとともに、前記フランジに設けた溝に前
記円筒体を食い込ませて、又は前記フランジに設けた突
部を前記円筒体に食い込ませて両者を一体的に接合する
という技術的手段を採用したものである。
〔実施例〕
本発明においては、円筒体とフランジとを冷間鍛造に
より一体化する。冷間鍛造にも種々の方式があるが、本
発明では密閉もしくは半密閉型内で成形する圧造加工で
あるコイニング(coining)を適用するのが好ましい。
このコイニングは次のような工程に従って行なわれる。
まず、素材である金属管を所定長さに切断し、次いで素
材の両端の直角度を出すために予備すえ込みを行ない
(直角度が出ている時は省略してもよい)、しかる後素
材の可塑性を増すために焼なましを行なってから、潤滑
剤を被覆する。この場合、金属管の材質としては、アル
ミニウム及びその合金のような軟かくて延性のある材料
が冷間鍛造性の点から望ましい。またこのほかの材料で
も、ステンレス鋼や軸受鋼も変形量の少ない時は冷間鍛
造が可能であり、さらに鉄鋼材料でもS10C〜S25Cのよう
な低炭素鋼やSCr 21,Scr 22,SCM21,SCM22のような低炭
素含有量の合金鋼等も使用できる。円滑剤は、非鉄金属
の場合液体潤滑剤が、それ鋼材の場合はりん酸塩皮膜と
ソープ処理との組合せが、一般に使用される。
次に上記のように準備した金属管と、外周面に円滑状
の溝又は突起を設けたフランジとをプレス装置の金型内
にセットし、成形する。プレスは、素材が細長いのでス
トロークが長く、低速度の液圧(油圧又は水圧)プレス
を用いるのが適当である。この場合、金属管をダイス内
に挿入し、フランジの下面を下パンチで支持してから、
金属管とフランジをしごく(ironing)ことにより、金
属管の肉厚を薄くしながら金属管とスリーブとをかしめ
圧着によって接合する。この成形工程において、十分な
る接合強度を得るためには、下記式で表わされる金属管
の断面減少率(S)を適当な値に設定することが重要で
ある。
S=(S1−S2)/S1×100(%) 但し、S1:加工前の素材の断面積 S2:加工跡の素材の断面積 Sの値は、製品の寸法(長さ及び直径)によって多少
は異なるが、50〜90%の範囲で定めるのが望ましい。よ
り好ましい範囲は60〜75%である。
成形後フランジ付の金属管を金型から取り出した後、
金属管の両端を加工して所定の長さに整えることにより
底付円筒部材が得られる。
上記の冷間鍛造によれば、金属管全体を薄くしながら
金属管とフランジとを接合するので、外径寸法を全長に
わたって均一にできしかもカシメなどのように接合部に
歪みが生ずるのを実質的に防止することができる。また
潤滑剤を適当に選ぶことにより、金属管の外周面を細か
く仕上げることができる。なおこの冷間鍛造では、金属
管とフランジの材質は同じである必要はなく、異なって
いても接合は十分行なえる。フランジは、金属に限ら
ず、プラスチック等の非金属材料であってもよい。また
フランジの内部に予め軸受を装入してから冷間鍛造を行
なってもよい。
以下図面により本発明をさらに具体的に説明する。
第1図は本発明の方法で製造した円筒部材を組み込ん
だマグネットロールの縦断面図、第2図は第1図のA−
A断面図である。
両図において、1はマグネットロールであり、アルミ
ニウム合金やステンレス鋼などの非磁性金属材料からな
るスリーブ2の内部に、円筒状の永久磁石4を軸5に固
着して形成した磁性体3を配置して形成される。スリー
ブ2の両端にはいずれも非磁性金属材料からなるスリー
ブ駆動用のフランジ6とスリーブ同心保持用のフランジ
7が装着されている。ここでフランジ6は外部駆動源
(図示せず)からの駆動力をスリーブ2に伝達するため
の軸8を有している。フランジ5および6の内部には軸
受9がそれぞれ嵌装されており、これら軸受9によりシ
ャフト5の縮径部5aおよび5bが支持される。これにより
スリーブ2と磁石体3とは相対的に回転できるようにな
っている。
このマグネットロール1は、スリーブ2とフランジ7
とを接合して円筒部材10を製作し、円筒部材10に磁石体
3を挿入し、次いでスリーブ2とフランジ6とを接合し
て組立てられる。
上記の円筒部材10の製作手順を第3図および第4図に
より説明する。
第3図は加工前の円筒部材10の分解図、第4図は円筒
部材10の接合部の断面図である。第3図に示すように所
定長さに切断し、外周面に潤滑剤(図示せず)を被覆し
たアルミニウム合金(A3003)製の金属管20(直径D1
と外周面に環状溝7aを有するアルミニウム合金(A300
3)製のフランジ7を準備する。ここで金属管20の長さL
1は加工後の長さL2よりも短かくその直径D1及び肉厚は
加工後の直径D2及び肉厚よりも大である。金属管20とフ
ランジ7とを水圧プレス(図示せず)内にセットし、金
属管20の一端にフランジ7を挿入する。プレスを作動
し、金属管20を展延しながらその一部をフランジ7の環
状溝7aに食い込ませる。これにより第4図に示すように
スリーブ2とフランジ7とが一体化した所定寸法(全長
LX、直径D2)の円筒部材10が得られる。この場合、外径
寸法の公差を全長にわたって±0.05m以内にでき、更に
適当な潤滑剤を用いることによりスリーブ2の外周面を
6S〜9S以下(1S位までは十分可能である)に仕上ること
ができるので、接合後の外周研磨加工を省略することが
できる。
また、本発明では、第5図に示すように金属管20と、
外周面に環状突起7bを有するフランジ7とを準備し、こ
れらの油圧又は水圧プレスにセットし、次いで上記と同
様の冷間鍛造を行なっても、第6図に示すような円筒部
材10を得ることができる。
更に、本発明では、スリーブとフランジの接合強度は
十分高く(抜け強度で200kg以上となる)このままでも
十分使用できるが、第7図に示すようにフランジ7の外
周面を例えばローレット加工を施して粗面化しておく
と、スリーブ2とフランジ7との接合強度を高めるのに
有効である。
本発明はマグネットロール以外の他の製品にも適用で
きる。例えば定着ローラの金属製コアも、金属製パイプ
の一端に上述した冷間鍛造により軸部材を接合すること
によって得ることができる。
〔発明の効果〕
以上述べた通り、本発明によれば、円筒体と支持体と
が特定の機械加工に接合されしかも接合後の外周加工が
不要であるため、マグネットロールなどの各種ロールの
組立工数を少なくできると共に、円筒体と支持体との接
合部の強度が大であるので製品の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法で製造する円筒状部品を用いたマ
グネットロールの縦断面図、第2図は第1図のA−A断
面図、第3図は本発明の方法で製造する円筒状部品の分
解斜視図、第4図は本発明の方法で製造する円筒状部品
の接合部の断面図、第5図は本発明の方法で製造する円
筒状部品の分解斜視図、第6図は、本発明の方法で製造
する円筒状部品の接合部の断面図、第7図は本発明の他
の実施例を示す斜視図である。 2:スリーブ、7:フランジ、7a:環状溝、7b;環状突起、1
0:円筒状部品。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐山 勝信 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社熊谷工場内 (72)発明者 丸茂 隆千 群馬県前橋市朝倉町3丁目31番8号 群馬 精工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−52662(JP,A) 特開 昭60−217029(JP,A) 実開 昭58−172113(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塑性加工可能な金属材料からなる薄肉でか
    つ細長い円筒体の一端に金属材料からなるフランジを装
    着する円筒部材の製造方法において、前記フランジの外
    周面に円周方向の溝又は突部を設け、このフランジを前
    記円筒体の一端に嵌装し、前記円筒体をダイスを通過さ
    せてしごく冷間鍛造法により、全長にわたって均一に縮
    径するとともに、前記フランジに設けた溝に前記円筒体
    を食い込ませるか、前記フランジに設けた突部を前記円
    筒体に食い込ませることにより両者を一体的に接合する
    ことを特徴とする円筒部材の製造方法。
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