JPH03124657A - アルミニウムローラ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はウェブ搬送用のローラに関し、また、ローラと
ウェブとが接触したときに、ローラ表面とウェブとの間
に随伴された空気をローラ表面から逃がすことができる
ようにしてウェブを搬送するために使用するローラを製
造する方法にも関する。

［従来の技術〕 多くのウェブ製造方法においては、ウェブを一連のステ
ーションを通して搬送するときに、ウェブは複数個のｄ
−ラのまわりで運ばれる。これらのローラの一部はウェ
ブを前進させるための駆動ローラであり、残りのローラ
は単純な遊動ローラである。典型的には、ウェブ搬送装
置は、ウェブにかき傷その他の損傷を与えないためロー
ラ表面とウェブとの間の相対運動を阻止するように構成
されている。このことは、上記相対運動により最終製品
に表面上の欠陥を生じさせるような写真フィルム、印画
紙、磁気テープの如き敏感な材料のウェブを製造する場
合に、特に重要である。従って、ローラが駆動ローラで
あっても遊動ローラであってもローラによりウェブを損
傷させないように、ローラの表面を十分に円滑にするの
が望ましい。それと同時に、駆動ローラによりウェブを
前進させることができ、かつ、ウェブが遊動ローラに接
触したときにウェブと同じ表面速度でウェブにより遊動
ローラを回転させることができるように、ローラとウェ
ブとの間に十分な摩擦を生じさせることも重要である。

し発明が解決しようとする課２ｎ１ 駆動ローラ叉は遊動ローラを使用するウェブ搬送装置に
おいては、ローラとウェブ表面との間に空気が滞留する
ことがよくある。すなわち、特にウェブが高速で運動し
ているときには、ウェブの運動により、空気がウェブと
ローラ表面との間のニップへ押し込まれる傾向がある。

この空気の境界層はウェブ表面とローラ表面とを少なく
とも部分的に分離させてしまう。このような分離が発生
ずると、ウェブを前進させる駆動ローラの能力を変化さ
せ、ウェブは遊動ローラを有効に回転させることができ
なくなる。このため、ローラとウェブとの間に相対運動
が生じ、ウェブの質を低下させてしまう。

ローラとウェブとの間の空気の境界層により発生する諸
問題点を解決する試みがなされてきた。

例えば、米国特許第４，４２６，７５７号明細書には、
ウェブ案内ローラが開示され、このローラは運動するウ
ェブと一緒に運ばれた空気を収容するキャビティをロー
ラ表面に具備している。詳細には、キャビティは、ウェ
ブに接触する台地状の円滑に研削し磨き仕上げした表面
区域間のローラ表面に配置した微細に分岐した網目状の
圧縮室を備えている。これらの室内の空気はウェブとロ
ーラとの間で圧縮される。ウェブが最初にローラに接触
する地点で、空気は圧縮室へ進入し、ウェブがローラか
ら離れる地点で、空気は圧縮室から排出される。

また、米国特許第３，４０５，８５５号明細書には、空
気の境界層を制御するためローラ表面に設けた複数個の
グループを開示している。これらのグループは空気を排
出するための通路を提供する。これらのグループは例え
ば切削加工で所定の反復パターンでローラ表面に特殊に
形成され、従って、高価で、多大な時間を要する。また
、ローラのまわりを搬送されているウェブに不当なマー
クを生じさせないように、グループの形状及び寸法を注
意深く管理しなければならない。不当なマークは、例え
ば、グループの縁部にウェブを押し付けたときに生じる
痕跡である。また、グループは、例えば、グループ上方
のウェブ部分とは別に乾燥させる口＝う表面に接触した
ウェブ部分により生じる熱的な欠陥をも生じさせる。更
に、ウェブに付いたマークは無秩序なパターンのマーク
と異なり、反復するパターンのマークなので、−層人目
につきやすい。従って、このようなマークは、特にフィ
ルムや印画紙の如き写真に使用するシート材料にとって
は明らかに不利である。

本発明の目的は、アルミニウムローラの表面と運動中の
ウェブとの間に滞留する空気を制御し、ローラに特別な
反復パターンのグループを形成することなくローラ表面
と運動中のウェブとの間から空気を排出させることであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、以下の特徴を有するローラの表面を仕上げ
る方法を提供することにより達成される。

すなわち、この方法の特徴とするところは、十分に丸み
を帯びた下向きの地肌（くぼみ）と鋭利な上向きの地肌
（突縁）とを有する凹凸組織をローラ表面に形成するよ
うにローラ表面をスチール弾丸で吹き付け加工する工程
と、相互連結したチャンネルにより包囲された台地（円
滑円筒部分）を形成するため、吹き付け加工工程で形成
された下向き地肌を５０％以上除去することなく鋭利な
上向き地肌を除去するようにローラ表面を研削する工程
と、表面を硬質被覆する工程とを備えてなることである
。上記目的はまた、以下の特徴を有するウェブ搬送用ア
ルミニウムローラを提供することにより達成される。す
なわち、このアルミニウムローラの特徴とするところは
、ローラ表面が、ローラの表面積の５０％以上を占める
相互連結チャンネルを形成するように重なった実質上球
面の多数の下向き地肌（くぼみ）と、ローラの表面積の
少なくとも２０％を占め相互連結チャンネル間に位置し
た複数個の台地（円滑円筒部分）とを備え、ローラ表面
を硬質で耐久性のある金属層で被覆したことである。

［実施例］ 第１図を参照すると、本発明のウェブ搬送用ローラ１０
は、その中心軸線のまわりで矢印にて示す右回り方向に
回転できる。ウェブ１２はローラ１０の一部のまわりを
通るように搬送される。ローラ１０は駆動ローラであっ
ても遊動ローラであってもよい。いずれの場合において
も、ローラとウェブとの間に滑りを生じさせないように
、ローラ表面の周速度及びウェブの直線速度は同じ速度
にすべきである。このことは、ウェブ１２が写真フィル
ム、印画紙、磁気媒体（テープ等）の如き損傷しやすい
材料でできている場合には、特に重要である。ローラ１
０の表面１４は、ローラとウェブとの間の相対運動を阻
止するように、後述する方法で表面仕上げする。

第２図を参照すると、ローラ１０を製造する方法は、種
々の円筒上シェル即ち無垢のローラに適用できる。この
方法は、特に、アルミニウムローラ！６に適用すること
ができる。ローラ１６の長さ及び直径は任意でよく、例
えば、８フイート（約２．４ｍ）又はそれ以上の幅のウ
ェブを取り扱うのに十分な長さを有するとよい。

まず、ローラ１６の表面をスチール弾丸で吹き付け加工
して、ローラ表面上に凹凸表面組織２０を形成する（第
２図）。表面組織２０は十分に丸みを帯びた下向き地肌
即ちくぼみ２２と、頂点を有する鋭利な上向き地肌即ち
鋭利な突縁２４とを有する。下向きのくぼみ２２は実質
上球面形状を有し、ローラ１６の全長及び全周にわたっ
て存在する。

吹き付け加工期間中に形成された球面状の下向きくぼみ
２２はローラの表面を打撃するときのスチール弾丸の運
動量により決定される深さを有する。スチール弾丸の寸
法は実質上一定であり、従って、スチール弾丸の質量も
一定である。それ故、スチール弾丸の運動量は弾丸の速
度にのみ依存する。弾丸の速度は使用する（弾丸を射出
する）ノズルの幾何学的形状及び吹き付け圧力の影響を
受ける。吹き付け加工工程中のノズルの幾何学的形状は
一定であるから、使用する空気圧（吹き付け圧力）のみ
が下向きくぼみ２２の深さを決定する因子となる。吹き
付け工程期間中実質上一定となるように空気圧を制御す
る。従って、下向きくぼみの深さは正確に制御でき、実
質上一定の深さの下向きくぼみを得ることができる。

下向きくぼみ２２の数は弾丸の寸法及びパターン（凹凸
表面組織）の深さにより決まる。スチール弾丸の寸法を
大きくしパターンの深さを深くすればするほど、ローラ
表面上の下向きくぼみ２２の数は少なくなる。それ故、
本質的には、下向きくぼみ２２の数は、厳密な制約を受
けた弾丸の数とパターンの深さとにより決定される。例
えば、弾丸の寸法が約０．００６インチ（約０．１５ｍ
　ｍ　）ないしｏ、ｏｓｏインチ（約２　ｍ　ｍ　）の
範囲にあれば、１インチ（約２５．４ｍｍ）の長さ当り
約５０ないし５００個の下向きくぼみを形成できる。大
半の下向きくぼみ２２は少なくとも部分的に重なり、無
秩序なパターンの相互連結チャンネルが最終製品として
のローラ表面上に形成される（これについては、第５図
を参照して後に詳述する）。

ローラ表面を仕上げする次の工程は、上向き突縁２４の
頂部を除去し、下向きくぼみ２２により形成された相互
連結チャンネルによって包囲された台地即ち円滑円筒部
分を形成することである。

詳細には、第２図に示すローラ表面に対して、と向き突
縁２４の頂点を除去し一連の無秩序に延在する円滑円筒
部分３０（第３図）を形成するような積極的な複数方向
の研削作用を含む超仕上げ加工を行う。この超仕上げ工
程期間中ローラは回転し、そのローラの回転速度、研削
圧力、及びローラ表面に沿う長手方向の研削率はすべて
一定になるように制御され、ローラの実質上全表面にわ
たり円滑円筒部分３０の高さ及び円滑度が一様になるよ
うにする。

超仕」二げ加工工程は、粒度が徐々に小さくなった一連
の研磨テープ（例えば、サンドペーパー）でローラ表面
を研削する工程を含む。たとえば、円滑円筒部分３０を
確立するためローラ表面を最初に１５ミクロンの粒度の
研磨テープで研削する。

次いで、９ミクロンの粒度の研磨テープでローラ表面を
研削し、１５ミクロンの粒度の研磨テープで研削した円
筒部分３０上の傷を取り除く。次に、３ミクロンの粒度
の研磨テープでローラ表面を研削し、９ミクロンの粒度
の研磨テープで研削したときに生じたローラ表面上の傷
を取り除く。超仕上げ加工工程の最終作業は、ウェブに
かき傷を生じさせない程度に円滑円筒部分の縁部に丸み
を持たせるようにローラ表面を研磨することである。

この最終研磨は、９ミクロンの酸化アルミニウム製研磨
混合物を水に懸濁したスラリーを使用して実施するのが
好ましい。

最終的なパターン（凹凸組織）の深さ及び下向きくぼみ
２２の相互連結により形成されたチャンネルの量は、第
２図に示す吹き付け加工されたときの凹凸組織から所定
量の材料を除去することにより制御される。第２図に示
す吹き付け加工されたときのパターンの深さから、超仕
上げ加工工程で減少させるパターン深さの量が多いほど
、チャンネルの量は少なくなる。超仕上げ加工により下
向きくぼみ２２の深さの５０％以上を除去した場合には
、チャンネルの紘少量は過剰になる。一方、弾丸で吹き
付け加工した表面組織によりウェブにかき傷を与える可
能性を払拭するためには、第３図のパターン深さの少な
くとも２０％を除去し、超仕上げ加工の後の平滑円筒部
分３ｏが十分に丸みを帯びた縁部を有するようにするこ
とが望ましい。

次に、第３図に示す超仕上げ加工した表面を硬質被覆す
る。硬質被覆はアルミニウムローラ上に極めて硬く耐久
性ある表面層３４（第４図）を形成する交換被覆方式で
行う。硬質被覆加工は下向き（ぼみ２２により形成され
たチャンネルの量を減少させる。この事実を考慮し、硬
質被覆工程が終了した後に残るチャンネル及び下向きく
ぼみの債が上述の範囲内に存在するように、弾丸での吹
き付け加工工程を調整すべきである。

ローラ表面を硬質被覆する工程の後には、ローラ表面に
極めて微細な粗さが残る。この表面粗さは磨き加工で除
去する。磨き加工は９ミクロンの酸化アルミニウムの研
磨用混合物を水に懸濁してできたスラリーを使用して実
施する。磨き加工で円筒部分３０から表面粗さを除去す
る。また、円筒部分３０及びその縁部がローラ表面に沿
って搬送中のウェブに悪影響を及ぼすようなウェブ上へ
のかき傷を生じさせないように、円滑円筒部分３０上に
は十分に丸みを帯びた縁部が形成される。

最終的なローラ表面は導電性にするとよい。従って、硬
質被覆加工直後に、アルミニウムローラを銀の如き導電
性材料で含浸し、表面の導電性を増大させる。

第５図は本発明のローラの表面１４の一部の顕微鏡写真
図である。ローラ表面１４は平滑円筒部分３０と、複数
個のチャンネル３２とを有する。

チャンネルは弾丸吹き付け加工で形成した下向きくぼみ
２２の相互接続により得られる。大半のチヤンネルは相
互連結していて、ウェブ１２（第１図）とローラ表面１
４との間に空気滞留用の通路を形成する。これらの通路
はローラに沿って円周方向及び長手方向に無秩序に延び
ている。従って、空気はローラとウェブとの間から逃げ
る際にローラに沿って軸方向及び円周方向の双方に運動
できる。このため、円滑円筒部分３０とウェブ表面との
良好な接触が保証され、ローラとウェブとの間の牽引特
性及び摩擦特性を制御できる。ローラとウェブとの間に
滞留（捕捉）される空気量が極めて少ないので、ローラ
とウェブとの間での牽引力の発生を予期することができ
る。ローラとウェブとの間に多量の空気が捕捉された場
合は、牽引特性に悪影響を及ぼす。

研磨仕上げしたローラによる牽引特性よりも大きな牽引
特性を得るためには、弾丸で吹き付け加工した下向きく
ぼみ２２のパターンはｌ　ＯＲｚパラメータにより決定
されるような５００ミクロンインチ（約１２７０ミクロ
ンセンチメートル）よりも深くし、表面パターンは、表
面で観察して５０％以ヒのチャンネル（即ち、５０％以
下の円滑円筒部分３０）を有するべきである。また、最
終仕上げ表面の下向きくぼみ２２の深さは、ローラ表面
のクリーニングを容易にするため、約１０００ミクロン
インチ（約２５４０ミクロンセンチメートル）より浅い
。クリーニングの容易性を考慮しなければ、−層深いパ
ターン深さを使用してらよい。更に、パターンによりウ
ェブにかき傷を生じさせ石可能性を排除するためには、
円滑円筒部分３０はローラ表面積の少なくとも２０％を
占めるのが望ましい。ウェブの搬送速度が増大するに従
って所要の深さも増大する。

ローラ表面の通路の無秩序配列は、特に写真に用いるウ
ェブにとって望ましい。特に、ローラ表面の無秩序パタ
ーンによりウェブにわずかなマークがついたとしても、
反復パターンのマークとは異なり、人目につきにくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ローラ表面の一部のまわりに随伴されたウェ
ブを伴った状態で示す、本発明のウェブ搬送用ローラの
斜視図、 第２図は弾丸で吹き付け加工した後のローラ表面の一部
の拡大断面図、 第３図は吹き付け加工した後に更に超仕上げ加工した後
のローラ表面の一部の拡大断面図、第４図は硬質被覆し
磨いた後のローラ表面の一部の拡大断面図、 第５図は本発明のローラの表面の顕微鏡写真図である。 符号の説明 １０ニスチールローラ　　　１２：ウエブ１４；ローラ
表面　　　２０：凹凸組織２２：下向きくぼみ ２４：上向き突縁　　　３０：円滑円筒部分３２：チャ
ンネル　　　３４：表面層 ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、４ 外４″６ 手 続 補 正 書防カ 平成 ２年 ４月ｔ２日 平成１年特許願第３２２４７５号 ２、発明の名称 アルミニウムローラ及びその製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 住所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェブ（１２）を搬送するために使用するアルミニ
   ウムローラ（１０）の表面を仕上げする方法において、 十分丸みを帯び少なくとも部分的に重なった実質上均一
   な深さを有する多数の下向き地肌（２２）と極めて鋭利
   な上向き地肌（２４）とを備えたパターンの凹凸組織（
   ２０）をローラ表面（１４）に形成するようにスチール
   弾丸で該ローラ表面を吹き付け加工する工程と、 前記ローラ表面上に円滑円筒部分（３０）を形成するた
   め、重なった前記下向き地肌により得られる相互連結チ
   ャンネルによって該円滑円筒部分を包囲するような状態
   で前記パターンの深さの５０％以上を除去せずに、前記
   鋭利な上向き地肌を除去するように、吹き付け加工され
   たローラ表面を研削する研削工程と、 ローラ上に硬質で耐久性のある表面を形成するため前記
   研削工程後のローラ表面を硬質被覆し、この硬質被覆し
   た表面を磨く工程と、 を有することを特徴とするアルミニウムローラ表面の仕
   上げ方法。 ２、請求項１に記載の方法において、前記研削工程が、
   粒度が徐々に小さくなる一連の研削テープでローラ表面
   を研削する段階と、次いで、酸化アルミニウムを水に混
   ぜてできたスラリーでローラ表面を磨く段階とを有する
   表面仕上げ方法。 ３、ウェブ（１２）を搬送するために使用するアルミニ
   ウムローラ（１０）の表面を仕上げする方法において、 十分丸みを帯び実質上均一な深さを有する下向きくぼみ
   （２２）と極めて鋭利な上向き突縁（２４）とを備えた
   パターンの凹凸組織（２０）をローラ表面（１４）に形
   成するようにスチール弾丸で該ローラ表面を吹き付け加
   工する工程であって、前記スチール弾丸の寸法及びロー
   ラ表面の単位面積当りの下向きくぼみの数は相互連結チ
   ャンネルを形成すべく重なった多数の下向きくぼみを生
   じさせるように選定されている前記吹き付け加工工程と
   、 約１５ミクロンから約３ミクロンまでの範囲で徐々に小
   さくなる粒度での積極的な多方向の研削作用により前記
   の吹き付け加工したローラ表面を仕上げする超仕上げ加
   工工程であって、相互連結チャンネルにより包囲された
   前記円滑円筒部分（３０）を生じさせるため、前記吹き
   付け加工工程で形成したパターン深さの５０％以上を除
   去せずに前記上向き突縁を除去する前記超仕上げ加工工
   程と、 変換被覆方式により、薄く硬質で耐久性のある表面を、
   超仕上げ加工したローラ表面上に形成する工程と、 研磨スラリーにより前記の耐久性のある表面を磨く磨き
   工程と、 前記磨き工程の直後に、導電性材料で前記の磨いた表面
   を含浸する工程と、 を有することを特徴とするアルミニウムローラ表面の仕
   上げ方法。 ４、ウェブ（１２）を搬送するために使用するアルミニ
   ウムローラ（１０）の表面を仕上げする方法において、 十分丸みを帯び実質上均一な深さを有する下向きくぼみ
   （２２）と極めて鋭利な上向き突縁（２４）とを備えた
   パターンの凹凸組織（２０）をローラ表面（１４）に形
   成するようにスチール弾丸で該ローラ表面を吹き付け加
   工する工程であつて、前記スチール弾丸の寸法及びロー
   ラ表面の単位面積当りの下向きくぼみの数は相互連結チ
   ャンネル（３２）を形成すべく重なった多数の下向きく
   ぼみを生じさせるように選定されており、該吹き付け加
   工工程が、５００ミクロン以上の深さのパターンを生じ
   させるに十分な吹き付け圧力及びスチール弾丸寸法と、
   ローラ表面の表面積の少なくとも２０％を占める円滑円
   筒部分を残した状態で重なった下向きくぼみによりロー
   ラ表面の表面積の５０％以上を占めるチャンネルを形成
   するような単位面積当りの下向きくぼみの数とを利用し
   て実施される、前記吹き付け加工工程と、約１５ミクロ
   ンから約３ミクロンまでの範囲で徐々に小さくなる粒度
   での積極的な多方向の研削作用により前記の吹き付け加
   工したローラ表面を仕上げする超仕上げ加工工程であっ
   て、相互連結チャンネルにより包囲された前記円滑円筒
   部分を生じさせるため、前記吹き付け加工工程で形成し
   たパターン深さの５０％以上を除去せずに前記上向き突
   縁を除去する前記超仕上げ加工工程と、変換被覆方式に
   より、薄く硬質で耐久性のある表面を、超仕上げ加工し
   たローラ表面上に形成する工程と、 研磨スラリーにより前記の耐久性のある表面を磨く磨き
   工程と、 前記磨き工程の直後に、導電性材料で前記の磨いた表面
   を含浸する工程と、 を有することを特徴とするアルミニウムローラ表面の仕
   上げ方法。 ５、ウェブ搬送用のアルミニウムローラ（１０）におい
   て、ローラの表面積の少なくとも５０％を占める相互連
   結チャンネル（３２）を形成するように大半が相互に重
   なった実質上球面の下向きくぼみ（２２）と、ローラの
   表面積の少なくとの２０％を占め前記相互連結チャンネ
   ル間に位置した複数個の円筒部分（３０）とを有する表
   面を具備し、該円筒部分の表面及び該下向きくぼみの表
   面を硬質被覆し、前記円筒部分がローラにより搬送され
   るウェブにかき傷を形成するのを阻止するに十分な円滑
   さを有するたことを特徴とするアルミニウムローラ。 ６、請求項５に記載のアルミニウムローラにおいて、前
   記下向きくぼみの深さが約５００ミクロンより大きく、
   約１０００ミクロンより小さいアルミニウムローラ。 ７、請求項５又は６に記載のアルミニウムローラにおい
   て、ローラ表面を導電性材料で含浸したアルミニウムロ
   ーラ。