JP2006075718A

JP2006075718A - 弾性ローラ

Info

Publication number: JP2006075718A
Application number: JP2004262096A
Authority: JP
Inventors: Jun Inoue; 純井上; Tetsuya Mikami; 哲弥三上
Original assignee: Aion Co Ltd
Current assignee: Aion Co Ltd
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】多種多様なロール本体を容易に製造でき、製造コスト及びランニングコストの低減を図ることが可能な弾性ローラの提供。
【解決手段】回転軸２と、回転軸２に装着されるロール本体３と、を備えた弾性ローラ１であって、ロール本体３は、複数の板状弾性体９を備える。各板状弾性体９は、回転軸２が挿入される軸挿入孔１０を有する。複数の板状弾性体９は、それぞれの軸挿入孔１０に回転軸２を順次挿入することにより、軸心６に沿って積層された状態で回転軸２の外周面上に装着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばシリコンウェーハ、磁気ディスク基板、液晶用ガラス基板、プリント配線基板等のエレクトロニクス部品の製造工程のうち、主に洗浄工程で用いられる洗浄用又は吸水用の弾性ローラに関する。

近年のエレクトロニクス工業では、各種部品の精密度が飛躍的に進み、それに伴って製造環境の清浄性に関する要求も高まっている。特に部品表面の化学的汚染や付着粒子は、製品の歩留まりや動作の信頼性に大きな影響を与えるため、製造工程における洗浄工程の重要性は非常に大きく、様々な洗浄方法が開発、実施されている。

例えば、シリコンウェーハ、磁気ディスク基板、液晶用ガラス基板、プリント配線基板等の部品の表面を洗浄する方法としては、弾性ローラによるスクラブ洗浄が知られている。弾性ローラは、回転軸と、回転軸の外周に固着された弾性を有する略円筒状のロール本体とから構成されている。スクラブ洗浄とは、ロール本体を被洗浄物に接触させて、その接触部分に水その他の洗浄液を供給しながら回転軸を介してロール本体を回転させることにより、摩擦洗浄するものである。

また、吸水性を有する素材（例えば多孔質体）によってロール本体を形成することにより、洗浄工程終了後に被洗浄物表面に付着した水分を除去する工程においても弾性ローラが使用され得る。この脱水工程では、ロール本体を対象物に押しあてて変形させた状態で回転させる。これにより、対象物表面上の水分は、ロール本体の復元時にロール本体側に吸い上げられて、対象物表面上から除去される。

特開昭５９−６９７４号公報特開２０００−２４６１８７号公報

ところが、上記従来の弾性ローラは、成形品に応じた寸法形状を有する成形型に液状の原料を注入し硬化させる方法（以下、注型方式という）により製造される場合が多い。この注型方式による製造の場合、成形品が多種態様であると、成形品に合った成形型がそれぞれ必要となり、成形型の形状の複雑化や数の増大化による製造コストの増大や成形型の管理の煩雑化を招く。

また、上記注型方式では、製造に適する素材（樹脂）の種類が限定されてしまう。このため、多種多様な素材を用いて弾性ローラを製造することが難しい。

また、対象物（被洗浄物）の種類によっては、弾性ローラが部分的に異なる組成を有する方が好ましい場合がある。しかし、上記弾性ローラは、ロール本体が一体構造であるため、部分的に異なる組成を有するロール本体を製造することが難しい。

さらに、上記弾性ローラでは、その製造時や使用時において、ローラ本体の一部でも汚れや欠損等の不具合が生じると、ローラ本体がその機能を果たさなくなる。このため、ローラ本体の全体を破棄しなければならず、製造者側の歩留まりの低下による製造コストの増大やユーザ側のランニングコストの増大を招く。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、多種多様なロール本体を容易に製造可能で、製造コスト及びランニングコストの低減を図ることができる弾性ローラの提供を目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、回転軸と、回転軸に装着されるロール本体と、を備えた弾性ローラであって、ロール本体は、複数の弾性体を備える。各弾性体は、回転軸が挿入される軸挿入孔を有する。複数の弾性体は、それぞれの軸挿入孔に回転軸を順次挿入することにより、回転軸の軸心に沿って積層された状態で回転軸の外周面上に装着される。

上記構成では、ロール本体を構成する各弾性体は、ブロック状又はシート状の弾性体基材に切断や打ち抜き加工等を施すことによって製造することができる。また、係る加工により、各弾性体を、ロール本体の形状に応じた所望の形状に容易に形成することができる。従って、弾性体基材を注型方式によって製造する場合であっても、その成形型の共通化及び形状の単純化が可能となり、製造コストの低減や成形型の管理の単純化を図ることができる。

また、弾性体基材は、注型方式に限定されることなく様々な方法によって製造することができるので、多種多様な素材を用いて弾性ローラを製造することができる。

また、材質の異なった２種類以上の弾性体を自由な組み合わせで積層することができるので、対象物（被洗浄物）に最適となるように部分的に異なる組成を有する多種多様な弾性ローラを容易に得ることができる。

また、ロール本体は回転軸の軸心方向に沿って積層された複数の弾性体から構成されているため、ロール本体を１つの弾性体により一体的に構成した場合に比べて、ロール本体の外周面は、加えられる外力に対応した形状に変形し易い。例えば、ロール本体の外周面の１箇所に外力が加えられた場合、１つの弾性体により一体的に構成されたロール本体では、外力の入力箇所の周囲も広範囲に亘って変形する。これに対し、積層された複数の弾性体から構成されたロール本体では、外力の入力箇所を含まない弾性体は変形せず、外力の入力箇所を含む弾性体のみが変形する。すなわち、ロール本体を積層された複数の弾性体から構成することにより、ロール本体の外周面を対象物の表面（被接触面）に接触させた際に、ロール本体の外周面の形状を非接触面の形状により近い形状に変形させることができる。これにより、ロール本体の外周面が被接触面にムラなく接触するため、吸水や洗浄等に関する性能が向上する。

さらに、製造時や使用時において、ローラ本体の一部に汚れや欠損等の不具合が生じた場合には、係る不具合が生じた弾性体のみを交換すればよい。従って、製造者側の歩留まりの向上による製造コストの低減やユーザ側のランニングコストの低減を図ることができる。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の弾性ローラであって、回転軸の外周面は、軸心に沿って延びる１以上の溝又は軸心に沿って延びる１以上の突起の少なくとも一方を有する。弾性体の軸挿入孔を区画する内径面は、回転軸の溝に嵌合する突起又は回転軸の突起が嵌合する溝の少なくとも一方を有する。突起と溝との嵌合は、回転軸に対する弾性体の軸心回りの回転を阻止する。

上記構成では、ロール本体を対象物に接触させた状態で回転軸を回転させた際の回転軸に対するロール本体（弾性体）の回転方向への移動を、突起と溝との嵌合によって確実に阻止することができる。また、各弾性体同士の回転軸回りの位置決めを、突起と溝との嵌合によって容易に行うことができる。

本発明の第３の態様は、上記第１又は第２の態様の弾性ローラであって、回転軸に対して固定される弾性体保持部材をさらに備える。弾性体保持部材は、回転軸に装着され積層された複数の弾性体を軸心方向に圧縮して変形させた状態で弾性体の軸心方向に沿った移動を阻止する。

上記構成では、回転軸に対するロール本体（弾性体）の軸心方向に沿った移動を、弾性体保持部材によって確実に阻止することができる。また、積層状態で隣接する弾性体間の接触圧が高くなるので、隣接する弾性体間の相対移動が抑えられる。このため、ロール本体の一部において対象物との間で接触抵抗が増大し、一部の弾性体に加わる負荷が増大した場合であっても、一部の弾性体のみが大きく変形したり移動したりすることが抑えられ、耐久性が向上する。

上記第３の態様において、各弾性体は、弾性体の外周面から突出する突起部を有してもよく、回転軸に複数の弾性体を装着した状態で、隣接し合う所定の２つの弾性体の突起部が、回転軸と略直交する所定の１つの断面に含まれる部分をそれぞれ有してもよい。

上記構成では、回転軸を回転させたとき、隣接する２つの弾性体の一方の突起部の移動領域と他方の突起部の移動領域とは互いに重なり合う領域を有する。従って、ロール本体の突起部を対象物に隙間無く確実に接触させることができ、非接触箇所の発生に起因する洗浄や吸水の不具合の発生を確実に防止することができる。

また、上記構成において、隣接する２つの弾性体の一方の突起部と他方の突起部とを隣接して配置してもよい。これにより、一方の突起部の回転方向への移動を他方の突起部が阻止するので、突起部が許容限度を超えて大きく変形することを抑えることができ、突起部の破損の防止による耐久性の向上を図ることができる。

上記第１〜第３の態様において、弾性体は、連続気孔を有する多孔質体であってもよい。

上記構成では、弾性ローラを洗浄用及び吸水用の双方に使用することができる。

さらに、弾性体の材質は、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、又は合成ゴムであってもよい。

本発明に係る弾性ローラによれば、多種多様なロール本体を容易に製造することができ、製造コストやランニングコストの低減を図ることができる。

以下、本発明の第１の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１は本実施の形態に係る弾性ローラの分解斜視図、図２は図１の弾性ローラの全体斜視図である。

図１及び図２に示すように、洗浄用又は吸水用に使用される弾性ローラ１は、回転軸２と、回転軸２に装着されるロール本体３と、回転軸２に固定される２つの弾性体保持部材４と、によって構成される。

回転軸２は、略円柱状であり、金属やプラスチックなどの硬質な材料によって形成されている。回転軸２の外周面には、略矩形断面を有する４本の突起５が回転軸２の軸心６と略平行に直線状に形成されている。４本の突起５は、回転軸２の外周面を略４等分する位置（約４５°ずつずれた位置）に配置されている。回転軸２の両端を塞ぐ側壁７には、雌螺子部８（図１には一方のみを示す）が形成されている。

ロール本体３は、弾性素材で形成された複数の板状弾性体９（図２に示す）から構成されている。各板状弾性体９は、略中空円板形状であり、回転軸２が挿入される軸挿入孔１０と、外周面１１と、を有する。軸挿入孔１０の直径（内径）Ｄ２は、回転軸２の直径（外径）Ｄ１とほぼ等しいか又は僅かに小さく設定されている。板状弾性体９の軸挿入孔１０を区画する内径面には、回転軸２の各突起５とそれぞれ嵌合する４箇所の溝１３が形成されている。本実施形態では、複数の板状弾性体９は全て同じ形状を有している。なお、本実施形態では、回転軸２に突起５を板状弾性体９に溝１３をそれぞれ形成したが、反対に回転軸に溝を板状弾性体に突起をそれぞれ形成してもよく、また回転軸に突起及び溝を板状弾性体に溝及び突起をそれぞれ形成してもよい。さらに、ロール本体を板状以外の形状（例えば、ブロック状）の複数の弾性体により構成してもよい。

板状弾性体９の軸挿入孔１０は、回転軸２に順次挿入される。これにより、溝１３と突起５とが嵌合し、複数の板状弾性体９は、軸心６に沿って積層された状態で回転軸２の外周面上に装着される。回転軸２に装着された複数の板状弾性体９の外周面１１は、全体として軸心６方向に沿って連続する円周面を形成する。

回転軸２の長さＬと、外力を受けていない状態での板状弾性体９の厚さｄと、回転軸２に装着される板状弾性体９の数ｎ（以下、所定数と称する）とは、ｄ×ｎ＞Ｌの関係を満たすように設定される。すなわち、軸心６と略平行な方向へ圧縮せず相互に密着させた状態で板状弾性体９を回転軸２に装着した場合、積層された板状弾性体９の全長は回転軸２の長さＬよりも僅かに大きくなり、両端の板状弾性体９が回転軸２の両端から突出する。

弾性体保持部材４は、押圧板１４と軸体１５と雄螺子部１６とを有する。押圧板１４は、板状弾性体９の外周面１１の直径よりも小さい外径を有する円板形状であり、金属やプラスチックなどの硬質な材料によって形成されている。軸体１５は、押圧板１４の表面から一体的に突出する。雄螺子部１６は、押圧板１４の裏面から一体的に突出し、回転軸２の雌螺子部８と螺合する。雄螺子部１６を雌螺子部８に螺合することにより、弾性体保持部材４が回転軸２の側壁７上に固定される。係る状態で、軸体１５の中心は回転軸２の軸心６とほぼ一致する。弾性ローラ１の使用時には、両端の軸体１５が回転自在に支持される。

回転軸２に上記所定数の板状弾性体９を装着し、雄螺子部１６を雌螺子部８に螺合して弾性体保持部材４を回転軸２の側壁７上に装着されると、押圧板１４がロール本体３を両端から押圧する。すなわち、弾性体保持部材４は、各板状弾性体９を軸心６と略方向な方向へ圧縮し変形させると共に、板状弾性体９が軸心６と略平行な方向へ移動するのを阻止する。

板状弾性体９は、ブロック状又はシート状の弾性体基材に切断や打ち抜き加工等を施すことによって製造される。また、板状弾性体９の材質は、所望の弾性を有する素材であれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルアセタール系樹脂や熱可塑性エラストマー（TPE，Thermoplastic Elastomers）や合成ゴムなどを用いることができる。熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系（SBC）、オレフィン系（TPO）、塩ビ系（TPVC）、ウレタン系（PU）、エステル系（TPEE）、アミド系（TPAE）など、様々な種類のものを用いることができる。

また、板状弾性体９は連続気孔を有する多孔質体であってもよい。多孔質体としては、高分子化合物多孔質素材、例えば、含水状態で弾性を有するポリビニールアセタール系多孔質素材（ＰＶＡｔ系多孔質素材）や、乾燥及び含水状態で共に弾性を有するポリウレタン系多孔質素材などが使用される。

ＰＶＡｔ系多孔質素材からなる弾性体基材を得る方法としては、例えば、平均重合度３００〜２０００、ケン化度８０％以上のポリビニルアルコールを一種又はそれ以上混合して水溶液とし、それに架橋剤としてアルデヒド類、触媒として鉱酸類、及び気孔形成材として澱粉等を加え、これらの混合液を、成形用の型内に注入し、５０〜８０℃で反応させた後、型から取り出す方法を挙げることができるが、必ずしもこの方法に限定されるものではない。また、反応完了後、型から取り出されたＰＶＡｔ系多孔質素材は、水中に溶存、浮遊する粒子、イオン、有機物等の夾雑物を除去した純水にて洗浄されて、使用される。

係るＰＶＡｔ系多孔質素材は、乾燥状態で硬化し、湿潤状態で軟化する。また、吸水性及び保水性に優れ、湿潤時に好ましい柔軟性と適度な反発弾性を示し、耐磨耗性にも優れている。

なお、ＰＶＡｔ系多孔質素材を用いる場合、適正含水状態における３０％圧縮応力が１．０×１０^３Ｐａ以上１．５×１０^４Ｐａ以下（およそ２０ｇ／ｃｍ^２以上１５０ｇ／ｃｍ^２以下）のものが好ましい。適正含水状態とは、ＰＶＡｔ系多孔質素材が適正な弾力を発揮し得る含水状態をいい、含水率（乾燥状態に対する含水状態の重量％）が、およそ１００％〜１０００％の範囲で得られる。また、３０％圧縮応力とは、適正含水状態のＰＶＡｔ系多孔質素材を、両端面間の距離（長手方向の高さ）が３０ｍｍとなるように切断し、端面全体に荷重がかかるようにデジタル式荷重測定器にセットし、長手方向に３０％（９ｍｍ）押し潰した時の荷重を計測し、該荷重を端面の面積で割った値として得られる。

適正含水状態における３０％圧縮応力の好ましい範囲の上限を１．５×１０^４Ｐａ（およそ１５０ｇ／ｃｍ^２）としたのは、この値が１．５×１０^４Ｐａより大きいＰＶＡｔ系多孔質素材は、弾性率が高すぎて、使用時に対象物へ押し付けて変形させる際に過大な力を必要とする等の問題が生じる可能性が高いためである。反対に、適正含水状態における３０％圧縮応力の好ましい範囲の下限を１．０×１０^３Ｐａ（およそ２０ｇ／ｃｍ^２）としたのは、この値が１．０×１０^３Ｐａより小さいＰＶＡｔ系多孔質素材は、湿潤時の弾性率が低すぎて変形しやすいため、使用時における対象物との接圧が弱く洗浄又は吸水機能が十分に発揮されない可能性が生じるためである。

また、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、気孔率が８０％以上９５％以下、平均気孔径が６０μｍ以上２５０μｍ以下のものが好適である。

気孔率が８０％より小さいと、湿潤時の柔軟性が不十分となり、また、気孔率が９５％より大きいと、実用的強度に乏しく、何れも洗浄用及び吸水用途には適さないためである。また、平均気孔径が６０μｍよりも小さいと、湿潤時の柔軟性が不足して十分な洗浄効果及び吸水効果が得られず、２５０μｍを超えると、目が粗すぎて精密洗浄及び吸水用途には不適当なためである。

なお、ここでいう気孔率とは、乾燥機で十分に乾燥された直方体のＰＶＡｔ系多孔質素材を乾式自動密時計にて測定し、直方体の見掛け体積と真体積とから、次式（１）にて算出される値である。

気孔率（％）＝（見掛け体積−真体積）／見掛け体積×１００ …（１）
平均気孔径は、ＰＯＲＵＳＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣ社製水銀ポロシメータを用いた、水銀圧入法細孔測定によって求められる値である。

また、ポリウレタン系多孔質素材からなる弾性体基材は、発泡法や抽出法など、一般的な方法によって得ることができる。

なお、ＰＶＡｔ系及びポリウレタン系素材に代えて、イソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの合成高分子や天然ゴムなどの各種エラストマー素材を用いてもよい。

本実施の形態によれば、ロール本体３は回転軸２の軸心６方向に沿って積層された複数の板状弾性体９から構成されている。このため、ロール本体を１つの弾性体により一体的に構成した場合に比べて、ロール本体３の外周面は、加えられる外力に対応した形状に変形し易い。例えば、ロール本体３の外周面の１箇所に対して軸心６方向と略直交する向きの外力が加えられた場合、１つの弾性体により一体的に構成されたロール本体では、外力の入力箇所の周囲も広範囲に亘って変形する。これに対し、本実施形態のように、積層された複数の板状弾性体９から構成されたロール本体３では、外力の入力箇所を含まない板状弾性体９は変形せず、外力の入力箇所を含む板状弾性体９のみが変形する。すなわち、ロール本体３を複数の板状弾性体９から構成することにより、図３に示すように、ロール本体３の外周面を凹凸を有する対象物１７の表面（被接触面）１７ａに接触させた際に、ロール本体３の外周面の形状を被接触面１７ａの凹凸形状により近い形状に変形させることができる。これにより、ロール本体３の外周面が被接触面１７ａにムラなく接触するため、吸水や洗浄等に関する性能が向上する。

また、ロール本体３を構成する各板状弾性体９は、ブロック状又はシート状の弾性体基材に切断や打ち抜き加工等を施すことによって製造される。このような切断や打ち抜き加工による方法は、ロール本体の最終形状が成形型により決定される従来の方法に比べて、成形の自由度が著しく高い。このため、各板状弾性体９を、ロール本体３の形状に応じた所望の形状に容易に形成することができる。

例えば、図４（ａ）（ｂ）に示すように、略中空三角板形状の板状弾性体１８を、軸挿入孔１０の内径面上の４箇所の溝１３の位置が相違するように複数種類設け、図５に示すように、複数種類の板状弾性体１８を所定の順序で回転軸２に挿入して重ねることにより、ロール本体３の外周面を凹凸状に形成することができ、従来の方法では製造が困難であった形状のロール本体を容易に製造することができる。

さらに、略中空三角板形状の板状弾性体１８に代えて、図６（ａ）（ｂ）に示す略中空矩形板形状の板状弾性体１９のように、様々な多角板形状の板状弾性体を用いることができる。

また、弾性体基材を注型方式によって製造する場合であっても、その成形型の共通化及び形状の単純化が可能となり、製造コストの低減や成形型の管理の単純化を図ることができる。

また、ロール本体の最終形状が成形型により決定される従来の方法では、成形型と接するロール本体の外面に、ロール本体の内部と特性が相違するいわゆる皮膜層（スキン層）が形成され、必要に応じて皮膜層を研磨等の後加工によって除去している。これに対し、本実施形態では、弾性体基材を注型方式によって製造する場合であっても、皮膜層を除去するための後加工を要することなく、成形型と接しない部分のみを使用して板状弾性体９を形成することができるので、皮膜層を含まない弾性ローラ１を容易に得ることができる。なお、本実施形態の板状弾性体９に、必要に応じて皮膜層を含ませてもよいことは勿論である。

また、弾性体基材は、注型方式に限定されることなく様々な方法によって製造することができるので、多種多様な素材を用いて弾性ローラ１を製造することができる。

また、ロール本体３の最終形状が成形型により決定される従来の方法では、部分的に異なる組成を有する弾性ローラ１を製造することが極めて困難である。これに対し、本実施形態では、材質の異なった２種類以上の板状弾性体９を自由な組み合わせで積層することができるので、対象物（被洗浄物）に最適となるように部分的に異なる組成を有する多種多様な弾性ローラ１を容易に製造することができる。

また、製造時や使用時において、ローラ本体３の一部に汚れや欠損等の不具合が生じた場合には、係る不具合が生じた板状弾性体９のみを交換すればよい。従って、製造者側の歩留まりの向上による製造コストの低減やユーザ側のランニングコストの低減を図ることができる。

また、ロール本体３を対象物に接触させた状態で回転軸２を回転させた際の回転軸２に対するロール本体３（板状弾性体９）の回転方向へ移動を、突起５と溝１３との嵌合によって確実に阻止することができる。また、各板状弾性体９同士の回転軸２回りの位置決めを、突起５と溝１３との嵌合によって容易に行うことができる。

また、回転軸２に対するロール本体３（板状弾性体９）の軸心６と略平行な方向への移動を、弾性体保持部材４によって確実に阻止することができる。また、積層状態で隣接する板状弾性体９間の接触圧が高くなるので、隣接する板状弾性体９間の回転方向への相対移動が抑えられる。このため、ロール本体３の一部において対象物との間で接触抵抗が増大し、一部の板状弾性体９に加わる負荷が増大した場合であっても、一部の板状弾性体９のみが回転方向へ大きく変形したり移動したりすることが抑えられ、耐久性が向上する。

従って、ロール本体３（板状弾性体９）を回転軸２の外周上に接着剤等を使用すること無く着脱自在に保持することができる。

さらに、板状弾性体９を連続気孔を有する多孔質体で形成することにより、弾性ローラ１を洗浄用及び吸水用の双方に使用することができる。

次に、第２の実施形態を図７及び図８に基づいて説明する。図７は本実施の形態に係る弾性ローラの分解斜視図、図８は図７の弾性ローラの全体斜視図である。

本実施形態に係る弾性ローラ１は、板状弾性体２０に突起部１２を設けた点で第１の実施形態と相違し、他の構成は第１の実施形態と同様である。

すなわち、ロール本体３を構成する各板状弾性体２０の外周面１１上には、複数（本実施形態では８箇所）の突起部１２が形成されている。８箇所の突起部１２は、外周面１１を略８等分する位置（約２２．５°ずつずれた位置）に配置されている。本実施形態では、複数の板状弾性体２０は全て同じ形状を有している。なお、外周面１１の全域に対する突起部１２の専有面積の割合は、被接触面に対する突起部１２の接触抵抗が過大となることを防止しつつ洗浄又は吸水機能を効率的に発揮し得る範囲に設定することが好ましく、具体的には３０％〜５０％が好ましい。

板状弾性体２０の軸挿入孔１０は、回転軸２に順次挿入される。これにより、溝１３と突起５とが嵌合し、複数の板状弾性体２０は、軸心６に沿って積層された状態で回転軸２の外周面上に装着される。係る状態で、板状弾性体２０の突起部１２は、軸心６と略平行な方向へ略直線状に連続する。

弾性体保持部材４の押圧板１４の外径は、板状弾性体２０の外周面の直径よりも大きく且つ突起部１２の外周面よりも小さく設定することが好ましい。板状弾性体２０の外周面の直径よりも小さい外径を有する押圧板によって、積層された板状弾性体２０を軸心６方向の両側から押圧した場合、板状弾性体２０の突起部１２が軸心６方向に沿って十分に押圧されず、ロール本体３の両端付近では突起部１２が軸心６方向外側へ拡がってしまうためである。

本実施の形態によれば、突起部１２を有するロール本体３であっても、容易に製造することができる。また、第１実施形態と同様に、各板状弾性体２０を、ロール本体３の形状に応じた所望の形状に容易に形成することができ、例えば、突起部の高さが高いロール本体や突起部の高さが軸心方向に応じて相違するロール本体のように、従来の方法では製造が困難であった形状のロール本体を容易に製造することができる。

また、突起部の形状や大きさの相違により、対象物と接触する際の突起部の潰れ変形量が相違するため、突起部の形状や大きさは、洗浄効果や吸水効果に大きな影響を与える。従って、対象物に対して好適な形状や大きさの突起部を形成することにより、ロール本体の機能の向上を図ることができる。

次に、第３の実施形態を図９〜図１２に基づいて説明する。図９（ａ）（ｂ）は本実施形態の板状弾性体の斜視図、図１０は本実施形態の弾性ローラの要部斜視図、図１１は回転軸に装着する前の板状弾性体の外周面の展開図、図１２は回転軸に装着した後の板状弾性体の外周面の展開図である。なお、図１１と図１２及び後述する図１３と図１４では、突起部を便宜上クロスハッチングにより表示している。

本実施形態に係る弾性ローラ２１は、溝１３の位置のみが相違する２種類の板状弾性体２２，２３を交互に積層する点で第２の実施形態と相違し、他の構成は第２の実施形態と同様である。

図９（ａ）に示すように、一方の板状弾性体２２の溝１３は、突起部１２と軸挿入孔１０の中心とを結ぶ線上に配置され、図９（ｂ）に示すように、他方の板状弾性体２３の溝１３は、隣接する２つの突起部９のほぼ中央と軸挿入孔１０の中心とを結ぶ線上に配置されている。すなわち、２つの板状弾性体２２，２３を、溝１３を合わせた状態で重ね合わせると、両板状弾性体２２，２３の突起部１２同士は、約２２．５°ずつずれて位置する。

弾性ローラ２１は、所定数の板状弾性体２２，２３を交互に回転軸２に装着した後、弾性体保持部材４（図１及び図７に示す）を回転軸２の側壁７（図１及び図７に示す）上に固定することにより得られる。これにより、図１０及び図１２に示すように、突起部１２は外周面１１上に格子状に並ぶ。また、弾性体保持部材４によって、各板状弾性体２２，２３は、軸心６と略方向な方向へ（図中左右方向から）圧縮されて変形する。この結果、弾性ローラ２１を、隣接し合う２つの板状弾性体２２，２３の境界部分において軸心６と略直交する面２５（図１２に示す）で切断した場合、その切断面２５に両板状弾性体２２，２３の突起部１２が共に含まれた状態となる。換言すると、一方の板状弾性体２２の突起部１２の側部（図１２中左右の側部）２４は、隣接する他方の板状弾性体２３の外周面１１上に突出し、他方の板状弾性体２３の突起部１２の側部２４は、隣接する一方の板状弾性体２２の外周面１１上に突出する。

このように、隣接し合う２つの板状弾性体２２，２３の突起部１２が、軸心６と略直交する１つの切断面２５に含まれる部分をそれぞれ有しているため、回転軸２を回転させた際に、一方の板状弾性体２２の突起部１２の移動領域と他方の板状弾性体２３の突起部１２の移動領域とは、互いに重なり合う領域を必ず有することになる。従って、弾性ローラ２１の突起部１２を対象物に隙間無く確実に接触させることができ、非接触箇所の発生に起因する洗浄や吸水の不具合の発生を確実に防止することができる。

また、各突起部１２の回転方向への移動を隣接する板状弾性体２２，２３の突起部１２が阻止するので、突起部１２が許容限度を超えて大きく変形することを抑えることができ、突起部１２の破損の防止による耐久性の向上を図ることができる。

なお、上記実施形態では、溝１３の位置のみが相違する２種類の板状弾性体２２，２３を用いて突起部１２を格子状に配置したが、溝１３の位置が相違するさらに多種の板状弾性体を用いることにより、様々な外周形状を有する弾性ローラを得ることができる。例えば、図１３及び図１４に示す弾性ローラ３１は、回転軸２（図１及び図７に示す）に装着したときに突起部１２が螺旋状に並ぶように各板状弾性体３２の溝１３（図１及び図７に示す）を配置したものである。この場合、各突起部１２の切断面（図１４中左上角部と右下角部）３４が隣接する板状弾性体３２の外周面１１上に突出し、隣接し合う２つの板状弾性体３２の突起部１２が、軸心６と略直交する１つの切断面３４（図１４に示す）に含まれる部分をそれぞれ有しているため、上記格子状に配置した場合と同様に、回転軸２を回転させた際に、隣接する板状弾性体３２の突起部１２の移動領域同士は互いに重なり合う領域を必ず有することになる。従って、弾性ローラ３１の突起部１２を対象物に隙間無く確実に接触させることができ、非接触箇所の発生に起因する洗浄や吸水の不具合の発生を確実に防止することができる。また、各突起部１２の回転方向への移動を隣接する板状弾性体３２の突起部１２が阻止するので、突起部１２が許容限度を超えて大きく変形することを抑えることができ、突起部１２の破損の防止による耐久性の向上を図ることができる。

また、第１の実施形態で説明したように、板状弾性体を所望の形状に容易に形成することができるので、図９（ａ）（ｂ）に示す突起部１２に代えて様々な大きさ及び形状の突起部を形成することができる。例えば、図１５（ａ）（ｂ）に示す突起部４２は、基端（板状弾性体４１の外周面１１）から先端に向かって先細りする形状を有する。また、図１６（ａ）（ｂ）に示す突起部５２は、基端（板状弾性体５１の外周面１１）から先端に向かって先細りした後、基端と同等またはそれ以上の幅の先端部を備えた形状を有する。特に、図１６に示すように基端と先端部との間に先端部よりも細い部分を有する突起部５２は、ロール本体の最終形状が成形型により決定される従来の方法により製造することが極めて困難であるが、本実施形態によれば、このような突起部５２を有するロール本体を容易に製造することができる。なお、第１の実施形態に図１５または図１６の板状弾性体４１，５１を適用可能であることは勿論である。

本発明は、一例として説明した上述の実施形態、及びその変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本発明の第１の実施形態に係る弾性ローラの分解斜視図である。図１の弾性ローラの全体斜視図である。図１の弾性ローラのロール本体を非接触面に接触させた状態を示す要部側面図である。第１の実施形態の変形例を示す図であり、（ａ）と（ｂ）とは溝の位置が相違している。図４の弾性ローラの要部斜視図である。第１の実施形態の他の変形例を示す図であり、（ａ）と（ｂ）とは溝の位置が相違している。本発明の第２の実施形態に係る弾性ローラの分解斜視図である。図７の弾性ローラの全体斜視図である。本発明の第３の実施形態に係る板状弾性体の斜視図であり、（ａ）と（ｂ）とは溝の位置が相違している。第３の実施形態の弾性ローラの要部斜視図である。回転軸に装着する前の図９の板状弾性体の外周面の展開図である。回転軸に装着した後の図９の板状弾性体の外周面の展開図である。第３の実施形態の変形例を示す図であり、回転軸に装着する前の板状弾性体の外周面の展開図である。第３の実施形態の変形例を示す図であり、回転軸に装着した後の板状弾性体の外周面の展開図である。第３の実施形態の他の変形例を示す板状弾性体の斜視図であり、（ａ）と（ｂ）とは溝の位置が相違している。第３の実施形態のさらに他の変形例を示す板状弾性体の斜視図であり、（ａ）と（ｂ）とは溝の位置が相違している。

符号の説明

１…弾性ローラ、２…回転軸、３…ロール本体、４…弾性体保持部材、５…突起、６…軸心、７…側壁、８…雌螺子部、９…板状弾性体、１０…軸挿入孔、１１…外周面、１２…突起部、１３…溝、１４…押圧板、１５…軸体、１６…雄螺子部、１７ａ…被接触面、１８…板状弾性体、１９…板状弾性体、２０…板状弾性体、２１…弾性ローラ、２２…板状弾性体、２３…板状弾性体、２４…側部、３１…弾性ローラ、３２…板状弾性体、４１…板状弾性体、４２…突起部、５１…板状弾性体、５２…突起部

Claims

回転軸と、該回転軸に装着されるロール本体と、を備えた弾性ローラであって、
前記ロール本体は、複数の弾性体を備え、
各弾性体は、前記回転軸が挿入される軸挿入孔を有し、
前記複数の弾性体は、前記軸挿入孔に前記回転軸を順次挿入することにより、前記回転軸の軸心に沿って積層された状態で前記回転軸の外周面上に装着される
ことを特徴とする弾性ローラ。
請求項１に記載の弾性ローラであって、
前記回転軸の外周面は、前記軸心に沿って延びる１以上の溝又は前記軸心に沿って延びる１以上の突起の少なくとも一方を有し、
前記弾性体の前記軸挿入孔を区画する内径面は、前記回転軸の溝に嵌合する突起又は前記回転軸の突起が嵌合する溝の少なくとも一方を有し、
前記突起と前記溝との嵌合は、前記回転軸に対する前記弾性体の前記軸心回りの回転を阻止する
ことを特徴とする弾性ローラ。
請求項１又は請求項２に記載の弾性ローラであって、
前記回転軸に対して固定され、前記回転軸に装着され積層された前記複数の弾性体を前記軸心方向に圧縮して変形させた状態で該弾性体の該軸心方向に沿った移動を阻止する弾性体保持部材をさらに備えた
ことを特徴とする弾性ローラ。
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の弾性ローラであって、
前記弾性体は、該弾性体の外周面から突出する突起部を有する
ことを特徴とする弾性ローラ。
請求項３に記載の弾性ローラであって、
前記弾性体は、該弾性体の外周面から突出する突起部を有し、
前記回転軸に前記複数の弾性体を装着した状態で、隣接し合う所定の２つの弾性体の前記突起部が、前記回転軸と略直交する所定の１つの断面に含まれる部分をそれぞれ有する
ことを特徴とする弾性ローラ。
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の弾性ローラであって、
前記弾性体は、連続気孔を有する多孔質体である
ことを特徴とする弾性ローラ。
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の弾性ローラであって、
前記弾性体の材質は、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、又は合成ゴムである
ことを特徴とする弾性ローラ。