CN101842750B - 管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供提高了耐久性，通过简单的工序在外周面、或内周面上，以大致一定的间隔形成有微小的凹凸部的管及其制造方法。本发明的管，是中空的金属制的管体，壁厚为20～50μm的相同厚度，且是通过旋压加工而加工成的金属管，所述旋压加工为：使金属制的环状的金属原形体(6)与旋转支持体(3)一起围绕所述金属原形体(6)的中心轴线旋转，按压配置在所述金属原形体(6)的外周的档块(5)进行塑性加工。在所述金属管的外周面、及/或内周面上，以大致一定间隔形成有微小的凹凸部(12)。进行了旋压加工的金属原形体(6)切断其两端部而构成管(11)。

Description

管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于电子照相式打印机、复印机的定影辊等的管及其制造方法。进一步详细来说，涉及一种经旋压加工而得的、用于定影辊等的管及其制造方法。 

背景技术

金属制且中心形成有贯通孔的管，例如作为激光束打印机等的定影用管而使用。该定影用管在单色复印机、彩色复印机、彩色打印机等中其使用方式不同。在单色复印机中，广泛采用通过加热的辊(定影用辊)将调色剂定影于用纸、使图像、文字等定影的方法。用于进行该种定影的定影用辊通常多在薄壁金属管的表面实施被覆或涂敷氟树脂。 

作为关于金属管的技术，已有人提出将金属板进行塑性加工而制造的方法。在对该金属管进行塑性加工的技术中，本申请人提出了一种通过实施旋转塑性加工、即旋压加工而加工薄壁金属圆筒体的技术(例如，参见专利文献1)。在将壁厚制薄时，例如，作为复印机的定影用辊使用时，从预热时间短这样的优点来看，在能够耐受必要机械强度的范围内，壁厚可以尽可能薄。另外，作为对金属管覆膜的氟树脂管加工技术，已有人提出一种150℃加热时的轴方向收缩率为1～8％、径方向收缩率为2～8％的定影部材用氟管。 

专利文献1：日本特开2004-174555号公报 

用本发明制造的定影用管在例如复印机中通常如下进行使用。即，在表面电阻随光变化的感光鼓上进行图像曝光，形成静电潜像，使作为磁性体粉末状墨的调色剂附着于静电潜像，形成吹附有调色剂的图像。将吹附有该调色剂的图像转印到用纸上。 

该转印为用转印辊将正电荷施加于纸背，将感光鼓表面的调色剂转印于用纸。转印后，将用纸与感光鼓分离，转印且附着有调色剂的图像为未 定影的状态，用定影用管(定影用辊)加热，使调色剂软化并加压，使之定影，进行复印。本发明的管的制造方法是属于该复印工序的定影用辊等辊的管的制造方法。 

该转印辊、定影用辊等需要考虑在复印机中使用时的变形，同时，需要随着高速化，使转印、定影后的用纸与辊的易剥离性、定影可靠性等功能更加良好。 

但是，在目前的加工方法中，未见在金属管外周面形成后述螺旋式样的加工方法的报道。也未公开有这样的不在壁薄的金属管施加追加加工、而是在通常的加工工序中进行螺旋式样化的技术。 

如上所述，该定影用辊通过将作为涂敷材料的树脂涂覆于金属管上而成。该定影用辊的壁特别薄，使用过程中被加热时表面容易伸缩而变形。这样，定影用辊会暴露于加热等严酷的使用条件，而且要求有耐久性。但是，无论在怎样的严酷使用条件下，定影用辊都不得发生变形、涂敷材料剥离等不良情况。即，形成在金属管上的涂敷材料薄膜必须牢固。 

通常，该涂敷受金属管的形状左右。即，如果金属管外周的表面为凹状，则涂敷后的完成品也为凹状，如果金属管的表面为凸状，则涂敷后的完成品也为凸状。但是，在金属管壁较薄时，不容易将金属管表面形状总是制成例如凹状。 

上述目前的技术特别是在量产的情况下，从稳定地大量生产的角度看存在问题。即，即使是壁较薄的金属管，其外周面及/或内周面最好为以一定间隔具有微小凹凸部的形状，换言之，成为螺旋式样化的形状，期望开发出这样的管及管的制造方法。 

发明内容

本发明为了解决上述现有技术的问题点而作出，并实现下述目的。 

本发明的目的在于，提供一种可以通过对壁较薄的金属管进行旋压加工而可靠稳定地赋予其螺旋式样化形状的管。 

本发明的其它目的为，提供一种可以以低成本制造螺旋式样化形状的管的管制造方法。 

为了实现上述目的，本发明采用以下方法。 

本发明1的管的特征在于，芯为中空且管体为金属制，壁为20～50μm的相同厚度，且是通过旋压加工而加工成的金属管，所述旋压加工为：使金属制的环状金属原形体与旋转支持体一起围绕所述金属原形体的中心轴线旋转，按压配置在所述金属原形体外周的档块进行塑性加工，其中，在所述金属管的外周面及/或内周面上，以大致一定间隔形成有峰和谷的尺寸差为约1μm的微小的凹凸部；所述凹凸部在所述金属管的中心轴线方向形成为多条螺旋状；所述金属管为在电子照相式打印机或复印机中使用的用于定影辊或定影带的管，所述内径表面的微小凹凸部为润滑油的积存部。 

本发明2的管的制造方法的特征在于，由如下工序构成：将由可塑性加工的金属构成的金属原形体安装在用于将内外径表面形状加工成以大致一定间隔具有微小凹凸部的表面形状的旋转支持体上的工序；进行旋压加工的工序，所述旋压加工为：一边使安装的所述金属原形体与所述旋转支持体一起围绕所述金属原形体的中心轴线旋转，一边将所述金属原形体的圆筒部壁减小至20～50μm的相同厚度，且使内外径表面形状形成为以一定间隔具有峰和谷的尺寸差为约1μm的微小凹凸部的面；将经所述旋压加工的所述金属原形体的两端部切断、制成管形状的工序；具有所述微小凹凸部的面为具有多条螺旋式样的微细凹凸形状压痕的面；所述管为在电子照相式打印机或复印机中使用的用于定影辊或定影带的管，所述内径表面的微小凹凸部为润滑油的积存部。 

本发明3的管的制造方法的特征在于，在本发明2中，所述金属原形体的材料为不锈钢。 

本发明的管通过旋压加工而形成有螺旋式样的微小凹凸形状。因此，该管内周面也形成有与外周侧表面式样同样的式样的微小凹凸形状。管内周面的微小凹凸形状成为润滑油等液体的积存部，呈现该螺旋式样微小凹凸形状具有保持润滑功能这样的效果。 

附图说明

图1是表示本发明的构成的管的剖面图； 

图2是用于说明对金属原形体施加旋压加工的工序的说明图； 

图3是用于说明将经旋压加工的金属原形体切断，制成金属管的工序的说明图； 

图4是图3的A部放大图，表示螺旋式样的微小凹凸形状的压痕的截面形状。 

图5是表示金属管的边缘附近形成有螺旋式样的微小凹凸形状的压痕的表面形状的数据图； 

图6是表示在金属管的底部附近形成有螺旋式样的微小凹凸形状的压痕的表面形状的数据图； 

图7是表示通过目前的拉拔加工制造的金属管的表面形状的数据图。 

符号说明 

1…有底坯管 

2…旋压加工机 

3…旋转基轴 

5…档块 

6…金属原形体 

7…裁切工具 

8…金属管 

9…中央部分 

10…涂敷材料 

11…管 

12…压痕 

具体实施方式

下面，对本发明的管和其制造方法的实施方式进行详细说明。 

图1是表示通过本发明的制造方法制造的管的剖面图。图2是用于说明对作为金属管的原材料的金属原形体实施了旋压加工的工序的说明图。图3是用于说明切断经旋压加工的金属原形体而制成金属管的工序的说明图。首先，对作为金属管的原形体的金属原形体的旋压加工的概要进行说明。 

另外，该旋压加工本身公开在本申请人的专利文献1中。使本发明的实施方式容易理解，同时，本实施方式也以该技术为基础。因此，将本发明的方法与目前的方法结合，对制造方法进行说明。对从金属薄板通过进行挤压加工等而经过预先前加工的有底坯管1利用旋压加工机2实施使壁厚变薄的加工。 

该有底坯管1未图示，是在母模和冲压机之间对金属薄板进行挤压加工而制造的管。由于该有底坯管1的深度越深，下一工序的旋压加工越容易，因此，在挤压加工时通过加热母模并冷却冲压机的热拉深法、或冷拉深加工的塑性加工进行成形。金属薄板为例如SUS304(对应于美国的AISI304)等不锈钢。金属薄板除不锈钢以外可以为铝合金、镍、铁等。 

如图2所示，将预先经挤压加工的有底坯管1插入旋压加工机2的旋转基轴(心轴)3并把持进行旋转。该旋转基轴3也可以是决定有底坯管1的形状的模体。旋压加工按照将壁厚薄的有底坯管1强制沿该旋转基轴3的外周面进行拉伸的方式进行仿形，成形金属原形体6而制成金属管8。因此，旋转基轴3的与有底坯管1相接的部分形成所谓的心轴。 

对这种构成的旋转基轴3插入并安装有底坯管1。对于该有底坯管1， 在其外周的等角度间隔位置配置形成为圆锥状的形状的多个档块5。在该状态下，使有底坯管1旋转，同时，使档块5接触有底坯管1的外周面并以均一、一定的压力进行按压，同时使其向箭头的方向(旋转中心轴线方向)移动。该有底坯管1的两端部与中央部分9相比刚性提高。通过该档块5的按压移动，有底坯管1随着档块5的移动渐渐拉深其圆筒部的壁厚，壁厚变薄，同时，中心轴线方向的长度变长。该档块5形成为圆锥形状、所谓的算盘珠那样的形状，为设置成可以旋转的工具的一种。 

该档块5随着旋压加工而沿有底坯管1的中心轴线方向通过时，有底坯管1的加工面成形为具有后述的螺旋式样化的压痕的凹凸形状。该旋压加工的特征为可以使壁厚变薄。因此，中间的加工形状在有底坯管1的阶段可以使壁厚尺寸为20～50μm，在本实施方式中为该种形状。 

本实施方式通过对由可塑性加工的金属构成的有底坯管1实施旋压加工，可以使金属原形体6的壁厚变薄，同时，可以形成作为螺旋式样化的压痕的凹凸形状。 

该旋压加工在为不锈钢SUS304的情况下，在热拉深法中，将临界拉深比提高到2.6进行。这样，在实施了旋压加工的金属原形体6为不锈钢SUS304的情况下，拉伸强度为1666MPa(170kgf/mm²)，另外，疲劳强度根据条件不同而异，为980MPa(100kgf/mm²)以上。这样，实施旋压加工形成壁厚薄的金属原形体6时，接着将该金属原形体6从旋转基轴3取出。 

将该金属原形体6从旋转基轴3进行拉拔。拉拔的金属原形体6接着如图3所示，将加工为上述的壁厚尺寸的金属原形体6的两端利用裁切工具7裁切而切断。 

通过该切断，中央部分9的筒体形成定影用辊、带等的金属管8。其后，为了调节弹性，去除内部的应力，形成均一的形状，可以以450℃左右的温度进行低温退火。通过该低温退火，金属管8的硬度增加，使拉伸强度、疲劳强度提高。 

另外，在该金属管8的旋压加工的过程中，在金属原形体6的表面如图4所示形成螺旋式样的压痕12。该压痕12通过档块5的压接移动而产生，是在金属原形体6的内周、外周的表面以一定间隔形成微细的规则的 凹凸面而成。该螺旋式样为利用档块5进行旋压加工的压痕的痕迹。因此，通过档块5，在金属管8的外周面为通过形成多条的螺旋状的式样得到的微细的规则的凹凸面。螺旋状的式样的条数根据档块5的数量而不同。例如，利用3个档块5而形成的微细的规则的凹凸面为3条的螺旋式样。 

由于金属原形体6为较薄的管，所以该压痕12形成在金属原形体6的外周面侧和内周面侧。形成作为微小的规则的凹凸面的该压痕12，在将该金属原形体6作为辊等的产品使用时，呈现重要的技术效果。例如，将其用于复印机的定影用辊的情况下，在该内孔中装入加热用的高频加热器，定影用辊旋转，但此时，在高频加热器和定影用辊的内周面之间加入用于润滑的润滑油。该定影用辊的内周面侧的压痕12成为该润滑油积存部，高频加热器和定影用辊的内周面的滑动变得顺滑 

本发明的基本的制造用如上的实施方式显示，但为了管11的最终产品化，进一步经喷砂处理、涂敷处理等工序而完成。该情况下，金属管8的壁厚尺寸、形状不变而定影。接着，对其关系的处理进行说明。对该处理在专利文献1中进行了详细说明。如上所述，对某种程度提高了硬度、拉伸强度、疲劳强度的金属管8，首先进行喷射加工处理，例如喷砂加工处理。 

该喷砂加工处理是为了在金属管8的表面产生凹凸部而增大表面积，并使表面活性化而进行的。结果在表面产生残留压缩应力，提高疲劳强度。通常进行的喷砂加工处理为喷丸硬化处理。金属管8其两端用卡盘进行支持并以规定的转速向规定的方向旋转。 

喷嘴可以在上下方向移动，同时，将细的球状的研磨材料(喷丸)吹付到金属管8的表面。即，通过吹付细的球状的研磨材料(喷丸)，在表面设置凹凸部，通过付与冲击，除去残留拉伸应力而提高残留压缩应力。另外，通过研磨材料(喷丸)设置表面的凹凸，这使表面积増大，将表面粗面化，提高后述的涂敷处理的粘接性。 

如上所述，该喷砂加工处理对通过将旋压加工而成形的壁厚尺寸为20～50μm的金属原形体6的两端切断的金属管8实施。如上述说明，在本实施方式中，通过喷砂加工处理，使残留压缩应力的付与工序和粗面化的付与工序同时进行。但是，这两个工序也可以分别进行。例如，付与粗 面化的工序可以为通过研削、激光等处理方法而付与的工序。 

这样，对经表面处理的金属管8实施接下来说明的涂敷处理。在涂敷处理工序中使用的涂敷材料10为氟树脂。在金属管8的表面加热涂敷材料10，使其热收缩进行涂敷。实施了涂敷处理的涂敷层作为对于金属管8的保护膜起作用，其厚度为一定。因此，即使进行涂敷，管11的螺旋式样化形状也不会改变。另外，防止金属管8的表面的氧化。 

进而，对该金属管8卷绕转印用纸时，容易将该用纸剥离，具有难以形成褶皱的功能。涂敷材料10的氟树脂为可以通过热而可塑成形的聚合物，例如，作为成形性、耐热性等优良的材料，为乙烯和三氟氯乙烯的2元共聚物、或四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的2元共聚物等。除氟树脂以外，可以为硅酮层和形成于硅酮层上的碳氟化合物树脂层。 

在进行该涂敷处理时，重要的是该涂敷的氟树脂不从金属管8剥离。在本实施方式中，实施喷丸硬化处理，对该表面进行粗面加工。该粗面加工具有在提高金属管8的残留压缩应力的同时，付与用于防止涂敷层的剥离的粗面化这两个目的。 

付与该粗面的工序很好地适用于不锈钢材料，但也可以为其它金属的管。这样，在实施了喷砂加工处理(喷丸硬化处理)后，通过对该粗面进行涂敷处理，可以降低由热收缩性的不同而形成目前成为问题的“褶皱”及“开裂”的产生。这样，最终形成如图1所示的进行了涂敷的管11，该完成品以别名定影用辊、加压辊、加热辊、供纸辊、感光鼓等名称称呼。 

另外，上述的金属管8为旋压加工金属原形体6而成形的装置。另外，金属原形体6为将板材拉深加工而成的有底坯管1。但是，在本实施方式中所称的金属原形体也可以用除了用这些加工法进行加工以外的加工方法例如旋削加工、研削加工、镀敷加工等进行制造。 

实施例 

接着，对在由可塑性加工的金属构成的有底坯管1实施旋压加工的金属管8的表面以螺旋状式样形成压痕进行确认。 

金属原形体6的材质为作为奥氏体系不锈钢的SUS304。另外，档块5 在金属原形体6的外周的120度的等间隔配置3个，实施旋压加工。金属原形体6是使有底坯管1以规定的转速进行旋转，同时使档块5以规定的移动速度移动并进行旋压加工而成的。 

金属管8的表面形状用表面粗糙度轮廓形状测定器〔产品名：Surfcom130A、株式会社东京精密(日本国东京都)制〕测定。换言之，对是否在金属管8的表面形状上形成有螺旋状式样的压痕，用表面粗糙度·轮廓形状测定器进行测定。该测定是使探测部沿与金属管8的中心轴线方向平行的方向按照规定的速度移动而进行的，探测部是可以在高精度的笔直面被引导而移动的装置。另外，图5、图6通过纵向显示倍率：20000倍(纵向刻度：0.5μm/10mm)、横方向显示倍率：100倍(横方向刻度：100μm/10mm)表示表面形状。即，与横方向相比使纵向扩大200倍而显示表面形状。 

图5是在金属管的边缘附近、即图3的右侧的位置距端部15mm的部分的测定结果。表面形状的测定结果将金属管8的中心轴线方向的规定的测定长度(图5的横方向的显示)的金属管8的表面形状曲线(截面曲线)的变化量(图5的纵向的显示)，即表面的凹凸(实表面的峰和谷)放大表示。金属管的表面为形成以一定的间隔使微细的凹凸形状有规则地重复的压痕的状态(表面形状)。此表示金属管8的表面成为形成有微小的螺旋式样的凹凸形状的压痕的表面形状。即，可以确认通过旋压加工，金属管8的表面形成有微小的螺旋式样的凹凸形状的压痕。 

同样，图6是从金属管8的底部侧，即在图3的左侧的位置距端部15mm的部分的测定结果。与图5同样，金属管的表面成为形成有以一定的间隔使微细的凹凸状态有规则地重复的压痕的表面形状。 

该凹凸形状在任一种情况下表面形状曲线(截面曲线)都凹凸，以表面形状曲线的峰和谷的尺寸差表示时，约为1μm。该微细的凹凸形状作为金属管的完成品，例如，在适用于定影用辊等的情况下，特别是内面具有保持润滑功能，带来极大的效果。 

对于用该实施例进行说明的金属管以外的实施了旋压加工的其它的金属管，用表面粗糙度·轮廓形状测定器对其表面形状进行测定。其结果未图示，其它金属管的表面形状也显示与实施例相同的结果。换言之，可以确认微小的螺旋式样的凹凸形状的压痕通过旋压加工而产生。 

比较例 

重复目前进行的拉拔加工、退火处理等，通过使管的壁厚逐渐变薄的方法制作金属管。而且，对使壁厚变薄而制作的金属管的表面形状进行了测定。另外，该金属管的材质为属于奥氏体系不锈钢的SUS304。另外，该表面形状的测定通过表面粗糙度·轮廓形状测定器〔产品名：Surfcom130A、株式会社东京精密(日本国东京都)制〕进行。 

其表面形状的测定结果如图7所示。在该目前的制造方法中，可以确认没有以一定间隔形成微小凹凸。另外，可以确认该制造方法与上述的实施方式的制造方法相比，工序数增多，成本增大。 

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于该实施方式。当然，在不脱离本发明的目的、主旨的范围内，可以进行变更。 

产业上的利用领域 

本发明可以在电子照相式打印机、复印机、其感光体等的定影辊、加压辊、感光鼓等、印刷机、印刷装置、复印机、复印装置等的产业中利用。 

Claims (3)

1.一种管，其特征在于，芯为中空且管体为金属制，壁为20～50μm的相同厚度，且是通过旋压加工而加工成的金属管，所述旋压加工为：使金属制的环状金属原形体与旋转支持体一起围绕所述金属原形体的中心轴线旋转，按压配置在所述金属原形体外周的档块进行塑性加工，

在所述金属管的外周面及内周面上，以大致一定间隔形成有峰和谷的尺寸差为约1μm的微小的凹凸部，

所述凹凸部在所述金属管的中心轴线方向形成为多条螺旋状，

所述金属管为在电子照相式打印机或复印机中使用的用于定影辊或定影带的管，所述内径表面的微小凹凸部为润滑油的积存部。

2.一种管的制造方法，其特征在于，由如下工序构成：

将由可塑性加工的金属构成的金属原形体安装在用于将内外径表面形状加工成以大致一定间隔具有微小凹凸部的表面形状的旋转支持体上的工序；

进行旋压加工的工序，所述旋压加工为：一边使安装的所述金属原形体与所述旋转支持体一起围绕所述金属原形体的中心轴线旋转，一边将所述金属原形体的圆筒部壁减小至20～50μm的相同厚度，且使内外径表面形状形成为以一定间隔具有峰和谷的尺寸差为约1μm的微小凹凸部的面；

将经所述旋压加工的所述金属原形体的两端部切断、制成管形状的工序；

具有所述微小凹凸部的面为具有多条螺旋式样的微细凹凸形状压痕的面；

所述管为在电子照相式打印机或复印机中使用的用于定影辊或定影带的管，所述内径表面的微小凹凸部为润滑油的积存部。

3.如权利要求2所述的管的制造方法，其特征在于，所述金属原形体的材料为不锈钢。

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